Брэгговские дифракционные структуры для волоконно-оптических измерительных систем

• Автор: Варжель, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Обзор современной литературы

Раздел 1.1. Методы и технологии записи решеток Брэгга в оптическое волокно

Раздел 1.2. Обзор достижений современных работ по записи ВБР

Выводы по главе

Глава 2. Физика процесса формирования ВБР под действием оптического излучения

Раздел 2.1. Поглощения германо-силикатного стекла в УФ диапазоне

Раздел 2.2. Модель фоточувствительности германо-силикатного стекла

Раздел 2.3. Электрострикционная модель формирование ВБР

Раздел 2.4. Существующие модели формирования ВБР под действием оптического излучения и ВБР типа II
Раздел 2.5. Методы повышения фоторефрактивности оптических волокон
Раздел 2.6. Анализ механизмов фотоиндуцирования ВБР лазерными импульсами фемтосекундной длительности
Выводы по главе
Глава 3. Запись решеток Брэгга в оптические волокна
Раздел 3.1. Создание стенда для записи волоконных решеток Брэгга методом
фазовой маски
Раздел 3.2. Методы измерения параметров записанных решеток
Раздел 3.3. Оценка наведенной модуляции ПП одиночным импульсом и при
многоимпульсной ЭКСПОЗИЦИИ
Раздел 3.4. Исследование двулучепреломляющих волокон на основе спектральных характеристик записанных в них ВБР
Раздел 3.5. Сопоставление экспериментальных данных роста ВБР с существующими теоретическими моделями
Раздел 3.6. Исследование фотохромизма ВБР
Раздел 3.7. Визуализация волоконных решеток Брэгга
Раздел 3.8. Наличие у решеток ПП брэгговских резонансов высших порядков
Раздел 3.9. Запись массивов ВБР в двулучепреломляющие волокна и исследование их характеристик
Раздел 3.10. Волоконная брэгговская дифракционная структура с двумя резонансами
Выводы по главе
Глава 4. Исследование термического отжига ВБР
Раздел 4.1. Термический отжиг ВБР
Раздел 4.2. Зависимость сдвига длины волны волоконной решетки Брэгга от температуры
Раздел 4.3. Исследование термического воздействия на ВБР
Выводы по главе
Глава 5. Анализ применения чувствительных элементов на основе ВБР для
построения распределенных волоконно-оптических фазовых интерферометрических
измерительных комплексов
Раздел 5.1. Оптимизация параметров ОВ для создания распределенных волоконно-оптических фазовых интерферометрических датчиков на ВБР
Раздел 5.2. Измерение углового распределения выходного излучения двулучепреломляющих ОВ с эллиптической напрягающей оболочкой
Раздел 5.3. Распределенные волоконно-оптические измерительные комплексы на основе ВБР. Принцип действия
Раздел 5.4. Математический метод выделения сигнала от фазового интерферометрического датчика на основе ВБР
Раздел 5.5. Исследование применимости массивов ВБР в волоконно-оптических измерительных системах
Выводы по главе
Заключение
Литература
Введение
Актуальность темы. Брэгговские решетки в настоящее время широко используются в оптических волокнах (ОВ) и планарных световодах для уплотнения каналов по длине волны (так называемая 0УОМ-технология), оптической фильтрации сигналов, как резонаторные зеркала в волоконных и полупроводниковых лазерах, как сглаживающие фильтры в оптических усилителях, для компенсации дисперсии в магистральных каналах связи. Другой областью применения волоконных брэгговских решеток (ВБР) является использование их в различных измерительных системах, контролирующих параметры окружающей среды, такие как: температура, влажность, давление, деформация, содержание химических веществ.
Распределенные по длине световодов решетки Брэгга позволяют создавать акустические системы, выгодно отличающиеся от традиционных комплексов аналогичного назначения стоимостью и технологичностью производства.
Отработка технологии записи распределенных в световоде брэгговских решеток является ключевым звеном в создании нового поколения измерительных комплексов. Разрабатываемые на основе таких ОВ гидроакустические антенны, системы охраны протяженных объектов и системы мониторинга состояния магистральных трубопроводов находят все более широкое применение за рубежом. Отличительной особенностью этих систем является большая протяженность контролируемых зон, быстродействие и уникальные информационные возможности.
Повышение точности таких измерительных комплексов диктует необходимость использования анизотропных одномодовых волоконных световодов (АОВС), сохраняющих поляризацию излучения, сердцевина которых отличается от традиционных ОВ высоким уровнем двулучепреломления.
В настоящее время в России освоен выпуск АОВС, не уступающих по эксплуатационным параметрам лучшим образцам зарубежного производства.
Как видно из рисунка 2.7 влияние совместного легирования германия с бором уменьшает пик поглощения на 242 нм (5 эВ).
На рисунке 2.8 продемонстрировано влияние совместного легирования с фтором на спектр поглощения на 242 нм.

V 8 В

Длина волны (нм)
Рис. 2.8. Влияние совместного легирования с фтором на спектр поглощения
Как видно из рисунка 2.8 влияние совместного легирования германия с фтором уменьшает пик поглощения на 242 нм (5 эВ).
На рисунке 2.9 продемонстрировано влияние совместного легирования с алюминием на спектр поглощения на 242 нм.