Микроструктурированные волоконные световоды с большой сердцевиной и низкими оптическими потерями

• Автор: Тер-Нерсесянц, Егише Вавикович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление
Введение
Глава 1. Микроструктурированные волоконные световоды
1.1. Характеристики волоконных световодов
1.2. Обзор истории создания микроструктурированных световодов
1.3. Особенности микроструктурированных световодов со
сплошной сердцевиной
1.4. Световоды с полой сердцевиной и с интегрированной структурой
1.5. Световоды с большой сердцевиной
1.6. Постановка задачи
Глава 2. Разработка технологии изготовления исходных
заготовок
2.1. Способы подготовки и исследования капилляров и
преформ
2.2. Выбор материала, очистка и обезвоживание капилляров и преформ
2.3. Исследование заготовок микроструктурированных
волокон с центральным микроштабиком
2.4. Изготовление заготовок (преформ) и их особенности
Глава 3. Технология вытяжки микроструктурированных световодов
3.1. Исследование зависимости геометрической
упорядоченности структуры волокна от температуры
вытяжки
3.2. Влияние скорости вытягивания волокна на его

структуру
3.3. Управление спеканием сборки
3.4. Исследование специфики затухания сигнала в микроструктурированных волокнах, обусловленного
особым механизмом вытекания излучения
Глава 4. Микроструктурированные световоды с большой сердцевиной
4.1. Микроструктурированные волокна с подвешенной сердцевиной
4.2. Выбор геометрической структуры световодов с
большой сердцевиной
4.3. Микроструктурированные световоды с большой сердцевиной, устойчивые к изгибу
4.4. Модовый состав микроструктурированных волокон с
большой сердцевиной
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ

Одним из наиболее значительных достижений оптических технологий последних лет является создание микроструктурированного оптического волокна.
Микроструктурированное оптическое волокно и его разновидность, иначе называемая фотонно-кристаллическим оптическим волокном и обладающая свойствами фотонного кристалла, представляют собой волокна со сплошной или полой сердцевиной, окруженной периодической структурой из воздушных отверстий, образующих светоотражающую оболочку. Такие волокна обладают рядом уникальных свойств по сравнению с волокном, изготовляемым по традиционной технологии, когда сердцевина и оболочка изготовлены из сплошных оптических сред. Особенно важно, что микроструктурированное волокно может изготавливаться с заданными свойствами в широком диапазоне требуемых оптических или иных физических величин. В частности, микроструктурированное волокно обладает такими дисперсионными характеристиками, которые при достаточно низких уровнях затухания позволяют выполнять эффективные нелинейные преобразования сверхкоротких лазерных импульсов, получать высокие значения числовой апертуры и осуществлять как многомодовый, так и одномодовый режим распространения излучения в аномально широкой области спектра. При этом сохраняются многие преимущества обычного оптического волокна -возможность передачи как цифровых, так и аналоговых сигналов, высокая помехозащищенность, высокая механическая прочность, радиационная стойкость и устойчивость к агрессивным средам.
Необходимость использования микроструктурированного оптического волокна в качестве оптоэлектронных элементов датчиков различных систем возникает в тех случаях, когда стандартное связное оптическое волокно не может обеспечить необходимых параметров как передаваемых, так и
В работе [109] указано, что в процессе вытяжки микроструктурированного из кварцевого стекла образуются неровности на поверхности получаемых воздушных каналов. Неровности поверхности являются причиной рассеяния излучения моды, направляемой по сердцевине, что ограничивает возможности снижения потерь в фотонно-кристаллических волокнах с полой сердцевиной. Достигнутое авторами минимальное значение оптических потерь в 1,2 дБ/км, по их мнению, полностью определяется этим лимитирующим процессом. Снижение роли поверхностных волн осуществимо при увеличении поверхностного натяжения, что возможно при замене кварцевого стекла на другие оптические среды. Результаты [109] перекликаются с результатами [107].
В работе [110] сообщается о разработке фотонно-кристаллического волокна с полой овальной сердцевиной с соотношением осей 1,16 (длинная ось составляла 9,4 мкм, короткая - 8,1 мкм). Сердцевину окружали от 8 до 10 капилляров с Л около 4 мкм. Общий диаметр волокна составлял 120 мкм. Световод обладал высоким двулучепреломлением - 0,025 на длине волны 1550 нм.
В технологическом аспекте фотонно-кристаллические световоды с полой сердцевиной весьма близки к световодам с подвешенной сердцевиной, поскольку оба указанных объекта требуют реализации ультратонких кварцевых перегородок.
1.5. Световоды с большой сердцевиной
В работе [111] теоретически рассмотрены структуры с относительно большой сплошной стеклянной сердцевиной, отделенные от внешней конструкционной оболочки воздушной прослойкой, в которой незначительную долю занимают стеклянные мостики, служащие опорой для сердцевины. Такие световоды принято называть световодами с подвешенной сердцевиной. В приближении модовой конверсии между направляемой по сердцевине модой и