Многомодовые волоконно-оптические интерферометры : Статистический подход

• Автор: Косарева, Лидия Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Введение
2. Обзор литературы
2.1. Волоконно-оптические интерферометры
2.2. Оптические методы приёма и обработки сигналов многомодовых волоконных интерферометров
2.3. Статистические модели многомодовых волоконных интерферометров... 25'
Выводы по главе
3. Теоретический анализ многолучевых волоконных интерферометров
3.1. Идеальный многомодовый волоконный кольцевой интерферометр бегущей волны
3.2. Идеальный многомодовый волоконный интерферометр Фабри-Перо
3.3 Статистическая модель многолучевого волоконного интерферометра
3.4. Обобщённая статистическая модель многолучевого волоконного интерферометра
Выводы по главе 3
4. Теоретический анализ межмодовых волоконных интерферометров
4.1. Идеальный межмодовый волоконный интерферометр
4.2. Статистическая модель межмодового волоконного интерферометра
4.3. Два механизма фазовой модуляции в межмодовых волоконных интерферометрах
4.4. Многоэлементный приём сигналов межмодового волоконного интерферометра: снижение фединга
4.5. Шумовые характеристики межмодового волоконного интерферометра при многоэлементном приёме
Выводы по главе

5. Экспериментальные исследования многомодовых ВОИ
5.1. Экспериментальные установки и методики экспериментов
5.2. Результаты экспериментальных исследований многомодовых ВОИ
5.2.1. Изучение корреляционных свойств сигналов интерферометра
от разных воздействий
5.2.2. Статистические характеристики многомодовых волоконных интерферометров
5.2.3. Статистические параметры обобщённой модели многомодового волоконного интерферометра
5.2.4. Способы обработки сигналов межмодовых волоконных интерферометров при многоканальном приёме
5.2.5. Приём сигналов межмодового волоконного интерферометра в условиях помех
5.3. Волоконно-оптические устройства на многомодовых волоконно-оптических интерферометрах
Выводы по главе
Заключение
Литература

Гпава 1. Введение
1. ВВЕДЕНИЕ
Волоконные интерферометры нашли широкое применение в разнообразных оптических устройствах сбора, передачи и обработки информации. Созданы высокочувствительные интерферометрические датчики физических величин: магнитного и электрического полей, акустических колебаний, температуры, давления, микроперемещений, ускорения, углов поворота и др. [1]. Разработаны волоконно-оптические линии передачи и сбора данных с применением методов фазовой модуляции и интерферометрических способов регистрации сигналов [2]. Исследуются волоконно-оптические устройства для управления и обработки сигналов с антенных систем [3].
Благодаря успехам в технологии волоконных световодов с малыми потерями (»0,15 дБ!км) и низкой дисперсией («10 пс/(км-нм)) открываются огромные возможности в создании оптических информационных сетей, в которых волокна выполняют роль измерителей физических величин со сверхбольшими длинами взаимодействия (« 100 км) и одновременно служат передающей средой с большой информационной ёмкостью.
Большинство реализованных измерительных устройств работают на одномодовых световодах, показывающих высокие технические характеристики [4]. Использование многомодовых оптических волокон вызывает серьёзные трудности в связи со сложностью физических процессов в таких интерференционных системах и заметным ухудшением их параметров [5]. Однако применение многомодовых световодов в волоконных интерферометрах весьма привлекательно с технической и экономической точек зрения, поскольку существенно снижает точностные требования к элементной базе и, следовательно, уменьшает стоимость устройств в целом. Кроме того, требует отдельного рассмотрения класс многомодовых волоконных интерферометров, не имеющих одномодовых
Глава 3. Теоретический анализ многолучевых волоконных интерферометров
ЕХрІр, ЕХр{р{г'ре-ае), Е1р(р(гуе‘&-) ...
Здесь ар - постоянная затухания, характеризующая потери излучения в волок-. не по амплитуде для р-й модовой группы, а Ър определяется формулой (3:4).
Аналогично комплексные амплитуды волн на выходе резонатора (для р-й модовой группы) будут равны:
Е1ргр, Е/уе*”, Е/у'р)Уе'&У, ... , ЕХр{/у'р)к-ее‘ЪУ.
Амплитуды полей р-й модовой группы циркулирующей волны Ег и вол: ны на выходе интерферометра Е2р при суперпозиции первых М лучей, прошедших по волбкну. определяются выражениями
м 1-(г' е~аріеі5р)м
-Г = V, рзд
л=1 1-рЄ ' е р
, х М , X '
Е2р(М) = Еіргр +Гр{/уе5р(гуар1е‘5рУ

= Е1ргр + Е1руу (3.7,6)
1-г?г ' е '
Если число лучей велико, то в пределе при М -> 00 получим
о-*»)
Ч **<» - ь-- V, - <3-86»
Для комплексных амплитуд суммарных полей согласно формуле (3.3) имеем:

£, = 2Х, (3.9)

ДМ ДМ £
=2Х=1-.—<310>
р=о р=о1-г е р е "
ЛГ-1 ЛГ
е2 = е2рГр
р=0 /7
.. у;«"“'*«“'л
ГР + , / -а,і /5
V ]-г,е е у
(3.11)
Измеряемой величиной является интенсивность света. Запишем поэтому выражение для интенсивности /3 циркулирующей волны.