Волоконно-оптические акустические сенсоры на брэгговских решетках

• Автор: Куликов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор литературы
Раздел 1.1. Обзор волоконно-оптических акустических сенсоров
Раздел 1.2. Волоконные брэгговские решетки
Выводы по Главе
Глава 2. Поиск путей создания волоконно-оптического акустических сенсоров на брэгговских решетках
Раздел 2.1. Концепция построения волоконно-оптического сенсора на брэгговских
Раздел 2.2. Метод гетеродинного приема и демодуляции интерференционного сигнала от волоконно-оптического акустического сенсора на брэгговских решетках
Раздел 2.3. Модель усиления акустического воздействия материалом покрытия оптического волокна
Раздел 2.4. Расчет и построение модели интерферометра Тальбота для записи волоконных брэгговских решеток
Выводы по Главе
Глава 3. Экспериментальная часть работы
Раздел 3.1. Измерение увеличения акустического воздействия материалом покрытия волокна
Раздел 3.2. Запись брэгговских решеток в двулучепреломляющее оптическое волокно с эллиптической напрягающей оболочкой методом фазовой маски

Раздел 3.3. Запись брэгговских решеток в двулучепреломляющее оптическое волокно с напрягающей эллиптической оболочкой в процессе его вытяжки
Раздел 3.4. Исследование фазового модулятора двулучепреломления на основе пьезокерамического элемента
Раздел 3.5. Методика компенсации частотного дрейфа волоконной брэгговской решетки в фазовом интерферометрическом датчике путем воздействия электрического поля на решетку Брэгга в электрооптическом монокристалле ЬіМЮз
Выводы по Г лаве
Глава 4. Действующий макет волоконно-оптической гидроакустической антенны на основе брэгговских решеток
Раздел 4.1. Схема и основные компоненты действующего макета волоконно-оптической гидроакустической антенны на основе брэгговских решеток
Раздел 4.2. Методика и результаты измерений действующего макета волоконно-оптической гидроакустической антенны на брэгговских решетках
Выводы по Главе
Заключение
Основные выводы и результаты исследования
Список литературы
Список работ автора

Введение
Отсутствие возможности использовать диапазон радиочастот в воде приводит к тому, что для решения различных задач локации и пеленгования в море необходимо прибегать к акустическим методам.
Среди акустических устройств наиболее современными являются системы, использующие волоконно-оптические фазовые
интерферометрические датчики [А7, А8, А11]. Применение в таких системах двулучепреломляющих световодов, массивов волоконных брэгговских решеток, современных методов мультиплексирования и обработки интерференционных оптических сигналов позволяет создавать протяженные распределенные волоконно-оптические измерительные комплексы [37,38].
Хорошо изучены и широко распространены акустические датчики на пьезокерамических элементах, основными недостатками которых являются сложность их мультиплексирования и сравнительно большие весогабаритные параметры. С помощью оптических волокон с брэгговскими решетками удается решить задачу создания массива чувствительных элементов, обладающих высокой акустической чувствительностью и необходимым динамическим диапазоном, нечувствительностью к электромагнитному воздействию и сравнительно более выгодными весогабаритными характеристиками. В настоящее время наблюдается перевооружение гидроакустических комплексов во флотах США и их союзников по НАТО, где все шире начинают применяться пассивные буксируемые гидроакустические антенны с волоконно-оптическими датчиками, использующих решетки Брэгга с низкой отражающей способностью [34].
Все шире применяются сети стационарных донных волоконно-оптических гидрофонов на брэгговских решетках с целью геофизической разведки шельфовых запасов полезных природных ископаемых, в том числе нефти и газа [35, 36].
Поэтому, поиск путей создания и разработка устройств регистрации акустических сигналов с применением оптических волокон, в которых

Другой способ заключается в насыщении стекла молекулярным водородом при низких температурах и высоком давлении. В таком случае водород находится в стекле в физически растворенном состоянии. Световод, подвергнутый такой обработке, имеет повышенную фоточувствительность до тех пор, пока водород находится в структуре стекла. В ходе обратной диффузии водорода в окружающую среду фоточувствительность уменьшается, возвращаясь к своему исходному значению, поэтому световод, подвергнутый водородной обработке, следует хранить при пониженной температуре [22].
1.2.4. Основные методы записи волоконных брэгговских решёток
Запись брэгговских решёток представляет собой достаточно сложную задачу. В силу малого периода ВБР (Л-0.5 мкм) их, как правило, формируют с использованием интерференционных методов. Так как процесс записи необходимой решеточной структуры может длиться несколько десятков минут, изготовление качественной решетки возможно лишь при высокой стабильности интерференционной картины [22]. Несмотря на то, что число предложенных схем записи ВБР довольно велико [23,30] , можно выделить ряд основных принципов их организации, а именно: интерферометрический метод, через фазовую маску и пошаговый метод.
В случае интерферометрического метода используется объёмный интерферометр, делящий падающее УФ - излучение на два пучка, которые, сходясь друг с другом, образуют картину интерференции на оптическом волокне. Для записи используется интерферометры как с амплитудным делением падающего излучения, так и с пространственным [20].
1) Интерферометры с амплитудным делением
В этих интерферометрах происходит разделение исходного УФ пучка с помощью светоделительной пластины на два одинаковых луча, которые затем сводились в области расположения облучаемого световода под определенным углом друг к другу и интерферировали (рис. 23). Картина