Математическое моделирование профиля показателя преломления оптического световода на основе MCVD-технологии

• Автор: Хайрюзова, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 111 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Обозначения
-ведение
ЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ
§1. Типы волокон и особенности распространения сигнала
2. Проблемы моделирования профиля показателя преломления
ЛАВА 2. КОНВЕКТИВНАЯ МОДЕЛЬ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК В МСУЭ-ТЕХНОЛОГИИ
1. Метод МСУБ-его достоинства и недостатки
2. Основные уравнения конвективной модели
3. Приближение Буссинеска
4. Решение уравнений модели методом разложения по малому параметру в
ервом приближении
ЛАВА 3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ СОПРЯЖЕННОГО ТЕПЛООБМЕНА
1. Переход к переменному тепловому потоку
2. Уравнения обрубленной модели
3. Вариационное решение задачи теплообмена
4. Особенности осаждения при переменном тепловом потоке
ЛАВА 4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАДАННОГО ПРОФИЛЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
1. Принцип действия программного комплекса
2. Обсуждение результатов
АКЛЮЧЕНИЕ
ИТЕРАТУРА
РИЛОЖЕНИЯ

ОБОЗНАЧЕНИЯ
г - продольная координата;
<р - угол отсчитываемый от вертикали Уп У: - проекции скорости;
Я - теплопроводность газа; к - коэффициент термофореза;
V- коэффициент кинематической вязкости;
// - коэффициент динамической вязкости;
С8- теплоёмкость твёрдой фазы;
Ср- изобарная теплоёмкость несущего газа. р - плотность;
Р - давление;
g - ускорение силы тяжести; t - время;
Т - температура;
Тп - среднемассовая температура;
£ - эффективность осаждения;
С - концентрация.
а - коэффициент термодиффузии;
со - угловая скорость вращения трубки;
- параметр закрутки потока;
I - длина трубки;
Я - радиус трубки;
/г - толщина стенки трубки; у - плотность теплового потока;
<2 - объемный расход газовой смеси на входе в трубку; Д, - коэффициент теплового объемного расширения; Ре, Яе, Рг - числа Пекле, Рейнольдса, Прандтля.

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время самой совершенной физической средой для передачи нформации, а также самой перспективной средой для передачи больших пото-ов информации на значительные расстояния считается оптическое волокно.
Одной из важнейших задач при производстве оптического волокна являет-я моделирование заданного профиля показателя преломления, что позволит олучать оптические волокна различного назначения: одномодовые, многомо-овые и другие, нашедшие широкое применение не только в кабельном телеви-ении, в линиях телефонной связи, но также и в волоконно - оптических датчи-ах.
В настоящее время одним из перспективных методов получения заготовок птического волокна является МСУЭ - технология. Более 30 % всего произво-имого волокна - выпускается по этой технологии. Однако этот метод является дним из одним из дорогостоящих в силу своей малой эффективности (исполь-ование галогенидов 40-60%) и невысокой производительности (скорость осаж-ения 0,25-0,5 г/мин.), что стимулирует работы по его моделированию, с целью странения указанных недостатков.
Получение заданного профиля показателя преломления сопряжено со мно-ими грудностями. Эти трудности возникают еще на стадии производства заго-овки. Проблемы снижения уровень световых потерь в оптоволокне является чень актуальной и в настоящий момент. Область высокой оптической про-рачности твердотельного материала расположена между электронными и ко-ебательными переходами, определяющими соответственно коротковолновую длинноволновую границы пропускания. Величина минимума суммарных оп-ческих потерь для кварцевого стекла определяется двумя собственными ме-анизмами: рэлеевским рассеиванием и колебательным поглощением.
Адекватная физико-математическая модель, включающая основные управ--ющие параметры, учитывающая все эти потери, а также такие существенные

§3. Приближение Буссинеска
Рассмотрим более подробно основные положения теории приближения Буссинеска, используемого выше для преобразования уравнений Навье - Стокса.
Основные уравнения естественной конвекции образуют систему эллиптических дифференциальных уравнений в частных производных и поэтому являются довольно сложными. Главные трудности решения этих уравнений связаны с необходимостью учитывать изменение плотности в зависимости от температуры или концентрации в частных производных. Для существенного упрощения этих уравнений обычно делают различные приближенные допущения.
Если плотность жидкости является функцией температуры и давления, то плотность в данной точке потока р(рД) можно записать через плотность окружающей среды ра(раДа) в виде разложения в ряд Тейлора по двум переменным относительно параметров окружающей среды:
Далее коэффициент теплового объемного расширения (3 определяется по формуле
(дрЛ
р -— -I — , а оценка максимальной разности давлении имеет вид ра -р-
Р Уй)Р
Ыра - р). Поэтому
(2.27)
(2.28)