Модуляция параметров направляемого оптического излучения в изгибаемых трехслойных одномодовых волоконных световодах

• Автор: Гурбатов, Станислав Олегович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 90 с. : 42 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1 Вводная глава
2 Амплитудная модуляция направляемого оптического излучения в изгибаемых трехслойных одномодовых волоконных световодах
2.1 Основные физические механизмы, обуславливающие модуляцию амплитуды фундаментальной направляемой моды в изгибаемых одномодовых волоконных световодах
2.2 Физико-математические модели для описания процессов модуляции амплитуды фундаментальной направляемой моды в изгибаемом одномодовом волоконном световоде с учетом процессов,
обусловленных конечностью оптической оболочки
2.3 Экспериментальное исследование процессов модуляции амплитуды фундаментальной моды в изгибаемом трехслойном одномодовом волоконном световоде
2.4 Выводы к главе
3 Амплитудная модуляция направляемого оптического излучения при деформационных воздействиях на локальные участки трехслойных одномодовых волоконных световодов со сниженным значением приведенной частоты
3.1 Экспериментальная установка для создания волоконных структур с уменьшенным диаметром световедущей сердцевины типа
«перетяжка»
3.2 Амплитудная модуляция направляемого оптического излучения в волоконных структурах типа «перетяжка» под воздействием параметров статических деформаций
3.3 Амплитудная модуляция направляемого оптического излучения в

волоконных структурах типа «перетяжка» под воздействием
динамических деформаций
3.4 Выводы к главе
4 Фазовая модуляция направляемого оптического излучения в
изгибаемых трехслойных одномодовых волоконных световодах
4.1 Методика создания волоконных интерферометров Фабри-Перо,
предназначенных для исследования фазовой модуляции
направляемого оптического излучения в изгибаемых трехслойных одномодовых волоконных световодах
4.2 Исследование фазовой модуляции направляемого оптического
излучения в изгибаемых трехслойных одномодовых волоконных световодах при вариациях показателя преломления внешней среды..
4.3 Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вводная глава.
Современный уровень развития цивилизации характеризуется с одной стороны освоением новых прогрессивных технологий, вводом в строй крупных и сложных инженерных объектов и интенсификацией их эксплуатации, а с другой повсеместным ужесточением стандартов технической и экологической безопасности [1-7,10]. Такие сферы высокотехнологичного производства, как индустрия лекарственных препаратов, нефтепродуктов, химических реактивов и др., все чаще используют технологии, связанные с использованием наноразмерных объектов [2,3,8,50,51].
Вместе с тем, нельзя недооценивать потенциальные угрозы, связанные с повсеместным внедрением таких технологий и систем. Например, уникальные свойства новых высокоэффективных лекарственных препаратов, катализаторов, добавок в топливо, сорбционных и смазочных материалов и др. веществ, достигаемые за счет присутствия в них наноразмерных объектов, могут существенно изменяться при несоблюдении концентрации частиц, а также при возникновении неконтролируемых химических изменений, что может привести к трудно прогнозируемым последствиям [6,34,48,88,89]. Кроме того, строительство и повсеместное использование новых транспортных систем, возведение высотных зданий, мостов, плотин, нефтепроводов и других объектов инженерной инфраструктуры также несет потенциальную угрозу аварий и катастроф в результате технических сбоев и неполадок в таких объектах, влияния человеческого фактора или неблагоприятного воздействия окружающей среды [1,2,69-73,77-79]. Авария объекта ответственного назначения может повлечь человеческие жертвы, не говоря об экологическом ущербе и колоссальных экономических убытках. Вместе с тем развитие экономики, промышленности, науки и социальной сферы приводит к увеличению нагрузки на техногенные объекты и сооружения, что способствует ускорению износа и снижению их общей
сердцевине световода. Затем используется тот факт, что направление вектора J не меняется по поперечному сечению световода. Если затем предположить, что распределение тока по поперечному сечению сердцевины сконцентрировано вблизи оси световода, то линейный ток определяется выражением [104]:
Ia = njAJdA, (2.8)
где J - модуль вектора J в уравнении (2.7), А/ - площадь поперечного сечения сердцевины и п - единичный вектор, параллельный какому-нибудь фиксированному направлению в поперечном сечении световода.
В рамках приближения слабонаправляющего волновода излученная мощность не зависит от состояния поляризации волны при условии, что R»p. Поэтому для удобства предположим, что вектор поперечного электрического поля параллелен оси z на рисунке 2.6, т.е. ортогонален плоскости изгиба. Вблизи и внутри сердцевины изогнутого участка световода электрическое поле в рамках приближения локальных мод равно ajFo(r)exp(ifiz), где ai - амплитуда моды, F0 - фундаментальное решение скалярного волнового уравнения. В результате при подстановке этих величин в уравнение (2.8) и использовании параметров световода и профиля показателя преломления, можно показать, что слабонаправляющий изогнутый одномодовый световод может быть заменен антенной или тонкой проволокой, распределение тока в которой подчиняется выражению [104]:
Ia = /cexp(i/?z)z, (а)
/с = —2nia1n1pVNORM(2A£0/p.0)1^2 /”[1 - njFo^rdr, (б) (2.9)
где z - единичный вектор, параллельный оси z на рисунке 2.5, /с = —iIa, А = {п — п)/2п - параметр высоты профиля.
Воспользовавшись выражениями (2.9), можно рассчитать мощность, излученную из петли Prad, и нормировать ее на начальную мощность моды Р(0) = | ci-y |27V, где N-коэффициент нормировки [104]: