Микроскопические элементы и устройства для волоконно-оптических измерительных систем
Разработка методов расчета энергетических характеристик многомодовых волоконных систем, учитывающих различные конструктивные и оптические параметры системы. Разработка и исследование волоконно-оптических устройств, управляемых оптическим излучением.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.02.2018 |
| Размер файла | 381,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
5. Теоретически и экспериментально исследовано формирование сигналов рэлеевского рассеяния в кольцевых системах сформированных с помощью разветвителей Y-типа. Показано, что многократный проход зондирующего импульса по кольцевой системе и, связанное с этим, накопление сигнала позволяют существенно увеличить чувствительность и точность при измерении потерь в волоконном тракте (в том числе, наведенных).
6. Теоретически и экспериментально исследован волоконно-оптический датчик динамических перемещений выполненный на основе разработанных одномодовых разветвителей по схеме интерферометра Физо. Показано, что чувствительность датчика в режиме счета полос позволяет измерять динамические перемещения до 2 мм с разрешением 0,3 мкм. Для применения в волоконных Фурье спектрометрах разработаны оптико-механические модуляторы разности хода двух световых пучков и сканирующий интерферометр, позволяющие за время 5-10 мс регистрировать оптический спектр в полосе прозрачности световодов с разрешением 10-20 нм.
7. Предложены и исследованы волоконно-оптические элементы управляемые оптическим излучением. Основу этих элементов составляют тонкие пленки VO2 выращенные на торце волоконного световода. Оптимизация технологии их получения позволила получить высокий (сравнимый с монокристаллами) контраст изменения оптических характеристик при фазовом переходе полупроводник-металл. Вследствие малости объема пленки ФП легко индуцируется оптическим излучением мощностью 1-2мВт для многомодовых волокон и 0,2-1 мВт для одномодовых. Характерные времена переключения пленки из одного состояния в другое определяются, главным образом теплоотводом через световод и составляют 0,1-2 мкс в зависимости от конкретной реализации устройства. На основе пленок VO2 предложены и исследованы амплитудные и фазовые модуляторы, а также переключатели управляемые оптическим излучением. В работе сформулированы требования к параметрам пленок, при которых возможна оптически индуцированная бистабильность в области собственного поглощения. Эффект оптической бистабильности пленок VO2 детально исследован экспериментально и может служить основой для создания нового класса волоконных устройств управляемых оптическим излучением.
8. На основе методов расчета, развитых в первой главе теоретически исследованы особенности применения световодов и световодных жгутов для исследования характеристик рассеивающих и люминесцирующих сред, в первую очередь биоткани. Изготовленные в соответствии с расчетами световодные системы применялись в составе разработанной аппаратуры для различных видов диагностики патологического состояния биоткани. В частности, разработанная аппаратура для люминесцентной диагностики и ее предварительные клинические испытания для диагностики стоматологических патологий показало рекордную, по сравнению с известными, чувствительность метода для определения патологических изменений биоткани.
9. Выполнен ряд экспериментальных исследований по созданию элементной базы гибридных волоконно-оптических датчиков. Впервые экспериментально определены уровни оптической мощности передаваемой по многомодовому волокну, при котором волоконный тракт можно считать абсолютно взрывобезопасным. Исходя из ограничений передаваемой мощности во взрывоопасной среде, впервые в стране разработан одноэлементный фотовольтаический преобразователь для монохроматического излучения в волоконном исполнении с КПД 45-50% и разработана лабораторная технология его сборки.
10. Применение разработок, выполненных в диссертационной работе, продемонстрировано на примерах создания некоторых практических образцов волоконно-оптических датчиков. Простой амплитудный датчик перемещений рефлектометрического типа, позволяющий измерять перемещения в пределах 0-400мкм с точностью не хуже 1 мкм является базовой измерительной системой для датчика бинарной газовой смеси. Основой принципа работы этого датчика является зависимость частоты колебаний мембраны возбуждаемой газовым потоком от плотности (и, следовательно, состава) газа. Разработаны высокочувствительные волоконные фотометры, на основе которых реализованы образцы датчиков метана и биофотометры (в том числе люминесцентные) для целей медицинской диагностики. Разработанные элементы с пленками VO2 послужили основой для создания различных вариантов датчиков температуры (в том числе с частотным выходом), а также измерителя скорости газового потока, вносящего минимальные искажения в исследуемый поток. Такой датчик может найти применение в технологических установках, в которых необходимо точно контролировать малые расходы газов. Достоинства гибридной технологии при создании волоконно-оптических датчиков продемонстрированы на примере многофункционального датчика тока, который одновременно позволяет измерять амплитуду тока в высоковольтной цепи, частоту, фазу и температуру токонесущего провода.
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих рецензируемых изданиях
1. Потапов В.Т., Соколовский А.А., Шатров А.Д. Лучевой расчет возбуждения многомодового оптического волокна // Радиотехника и электроника. 1978. №4. С.711 - 717.
2. Соколовский А.А., Шатров А.Д. Возбуждение фокусирующего волокна ламбертовым источником // Радиотехника и электроника. 1980. №10. С.2233 - 2234.
3. Моисеев В.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Свиридов В.А. Волоконно-оптические датчики линейных перемещений // Радиотехника. 1982. №6. С.83 - 84.
4. Моисеев В.В., Потапов В.Т., Свиридов В.А., Соколовский А.А. О разрешающей способности рефлектометра с компенсацией фоновых отражений // Радиотехника. 1982. №10. С. 29 - 30.
5. Моисеев В.В., Огрин Ю.Ф., Куцевич И.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А. О возможности использования пленок окислов ванадия в волоконно-оптических датчиках температуры // Письма в ЖТФ. 1982. №9. С.565 - 567.
6. Потапов В.Т., Соколовский А.А., Соснин В.П., Нищев Г.И. Экспериментальное исследование направленного волоконно-оптического ответвителя // Радиотехника и электроника. 1983. №10. С.2082 - 2084.
7. Моисеев В.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А. Экспериментальное исследование стабилизатора модового состава // Радиотехника и электроника. 1986. №3. С.603 - 605.
8. Клевицкий Б.К., Седых Д.А., Соколовский А.А. К методике определения эквивалентных ступенчатых параметров градиентных одномодовых световодов // Радиотехника и электроника. 1987. №1. С.184 - 186.
9. Гуляев Ю.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А. Чхартишвили Н.Л. Чувствительность датчиков на основе световодов конического сечения // Радиотехника. 1987. №2. С.56 - 60.
10. Потапов В.Т., Седых Д.А., Соколовский А.А. О туннелировании излучения из одномодового световода с ограниченной оболочкой // Квантовая электроника. 1987. №4. С.857 - 859.
11. Потапов В.Т., Седых Д.А., Соколовский А.А. Волоконно-оптический интерферометрический датчик перемещений // Измерительная техника. 1988. №6. С. 28 - 29.
12. Гуляев Ю.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Чхартишвили Н.Л. Преобразование непараксиальных световых пучков градиентными линзами // Сообщения Академии наук Грузинской ССР. 1988. №1. С.57 - 60.
13. Дворянкин В.Ф., Егоров Ф.А., Потапов В.Т. Соколовский А.А., Темиров Ю.Ш. Волоконно-оптический генератор релаксационных колебаний на основе пленок двуокиси ванадия // Письма в ЖТФ. 1989. №12. С.46 - 50.
14. Гордова М.Р., Кондратьев Ю.Н., Куркин В.П., Попов М.Ф.,Сахаров В.В., Соколов Ю.А., Соколовский А.А., Ходаковская Р.Я., Ходаковский М.Д. Неорганические стекла и изделия на их основе для волоконно-оптических систем связи и датчиков // Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов (Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР). 1989. 2. 175 с., Авторских 27 с.
15. Егоров Ф.А., Темиров Ю.Ш., Соколовский А.А., Дворянкин В.Ф., Потапов В.Т., Романова С В. Об оптической бистабильности пленок VO2 в области собственного поглощения // Письма в ЖТФ. 1989. №17. С.8 - 12.
16. Полякова И.К., Соколовский А.А., Соколов А.В. Использование релеевского рассеяния в кольцевой системе для регистрации внешнего воздействия // Радиотехника. 1990. №8. С.72 - 76.
17. Егоров Ф.А., Темиров Ю.Ш., Дворянкин В.Ф., Потапов В.Т., Соколовский А.А. Тонкие пленки VO2 с высоким оптическим контрастом // Письма в ЖТФ. 1991. №8. С.49 - 52.
18. Егоров Ф.А., Темиров Ю.Ш., Соколовский А.А., Дворянкин В.Ф. Оптически управляемый волоконный переключатель на основе пленок VO2, // Письма в ЖТФ. 1991. №9. С81 - 86.
19. Егоров Ф.А., Темиров Ю.Ш., Соколовский А.А., Дворянкин В.Ф., Кухта А.В., Старостин Н.И. Волоконный, оптически управляемый модулятор излучения на основе двуокиси ванадия // Письма в ЖТФ. 1991. №22. С.85 - 90.
20. Егоров Ф.А., Полякова И.К., Соколовский А.А. Исследование параметров волоконно-оптических ответвителей // Метрология. 1991. №3. С.24 - 29.
21. Полякова И.К., Соколовский А.А. Экспериментальное исследование релеевского рассеяния в кольцевой системе // Измерительная техника. 1991. №10. С.28 - 29.
22. Засовин Э.А., Сороковиков В.Н., Соколовский А.А., Хегай И.И. Блочно-модульная волоконно-оптическая система передачи информации и данных // Измерительная техника. 1991. №12. С.37 - 40.
23. Егоров Ф.А., Темиров Ю.Ш., Соколовский А.А., Дворянкин В.Ф. Влияние фотоиндуцированного циклирования на свойства пленок VO2, // Письма в ЖТФ. 1992. №18. С47 - 50.
24. Volkov V.V.,Van Landuyt J., Markushkin K.M., Gijbels R., Ferauge C., Vasilyev M.G., Shelyakin F.F., Sokolovsky F.F. Characterisation of the LPE grown InGaAsp/InP hetero-structures: IR-LED at 1.66 m used for the remote monitoring of methane gas. Journal of Crystal Growth. 1997. P.285 - 296.
25. Masychev V.I., Kesler G., Sokolovsky A.A., Aleksandrov M.T.,Kesler A., Koren R. Early dental caries detection by method PNC- diagnostics: comparision with visual and x-ray methods. Proceedings of SPIE. 2000. V.3910. P.269 - 280.
26. Sokolovsky A.A., Masychev V.I. Parameters opnimization of monofiber and multifiber probes in diagnostics of biotissue by optical PNC-method. Proceedings of SPIE. 2000. V.4253, P.132 - 143.
27. Masychev V.I., Kesler G., Sokolovsky A.A., Aleksandrov M.T.,Kesler A., Koren R. Photon Undulatory Non-Linear Conversion Diagnostic Method for Caries Detection. Journal of Clinical Laser Medicine & Surgery. 2003. V.21. №4. P.209 - 217.
28. Задворнов С.А., Соколовский А.А. Двухканальный оптоэлектронный датчик температуры // Измерительная техника. 2004. №11. С.35 - 37.
29. Задворнов С.А., Соколовский А.А. О пожаровзрывобезопасности волоконно-оптических гибридных измерительных систем // Датчики и системы. 2007. №3. С.11-15
30. Гаврилов И.А., Жаботинский М.Е., Францессон А.В., Соколовский А.А. Способ изготовления моноволоконного оптического разъема. А.С. 1071110. 1983.
31. Моисеев В.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А. Смеситель мод. А.С. 1238570. 1986.
32. Загарских В.Г., Залкинд Л.А., Ольховой А.С., Потапов В.Т., Рыжнев В.Ю., Сидоров Г.В., Соколовский А.А., Татьянцев А.Г. Газоанализатор. А.С.1440184. 1988.
33. Мамедов А.М., Соколовский А.А. Сканирующий интерферометр. А.С.152906. 1989.
34. Александров И.В., Алексеева Е.И., Милявский Ю.С., Нанушьян С.Р., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Фельд С.Я., Шушпанов О.Е. Многоканальный пороговый индикатор температуры. А.С.1556295. 1989.
35. Княжеченко И.В., Мамедов А.М., Соколовский А.А. Модулятор разности хода двух оптических пучков. А.С.1560789. 1990.
36. Исаков В.Н., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Терзиев К.Г. Разъемный соединитель оптических волокон. А.С.1656485. 1991.
37. Полякова И.К., Соколовский А.А. Способ измерения потерь в световоде и устройство для его осуществления. А.С.1765742 - 1992.
38. Александров М.Т., Черкасов А.С., Бажанов Н.Н., Пласонова В.В., Соколовский А.А. Способ для обнаружения и оценки анаэробных бактерий в биологическом субстрате. Патент РФ №2121143. 1998.
39. Александров М.Т., Черкасов А.С., Бажанов Н.Н., Пласонова В.В., Соколовский А.А. Способ определения состояния биологической ткани. Патент РФ №2121289. 1998.
40. Задворнов С.А., Соколовский А.А., Волоконно-оптический датчик концентрации газов. Патент РФ №39202. 2004.
41. Задворнов С.А., Соколовский А.А., Волоконно-оптический датчик концентрации газов. Патент РФ №2265829 - 2005.
42. Гуляев Ю.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Шатров А.Д. Возбуждение оптических волокон полупроводниковыми источниками излучения // Препринт ИРЭ АН СССР №279. 1979. 31с.
43. Гуляев Ю.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Курносов В.Д. Экспериментальное исследование согласования источников полосковой геометрии с оптическими волокнами // Препринт ИРЭ АН СССР №288. 1980. 33с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Волоконно-оптические линии связи как понятие, их физические и технические особенности. Основные составляющие элементы оптоволокна и его виды. Области применения и классификация волоконно-оптических кабелей, электронные компоненты систем оптической связи.
реферат [836,9 K], добавлен 16.01.2011Общая характеристика технологий, конструктивных особенностей, принципов работы и практического применения волоконно-оптических датчиков. Описание многомодовых датчиков поляризации. Классификация датчиков: датчики интенсивности, температуры, вращения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.06.2012Понятие об оптическом волокне. Прохождение светового излучения через границу раздела сред, а также в оптических волокнах, определение окон прозрачности. Стабильность мощности лазерного излучения. Принципы измерения мощности на разных длинах волн.
курсовая работа [832,5 K], добавлен 07.01.2014Изучение теорий каустик, оптических свойств кривых и поверхностей на примере моделирования оптических систем в СКM Maple. Понятие каустики в рамках геометрической оптики, ее образования. Построение модели каустики, написание программных процедур.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 16.06.2017Обзор существующих систем управления, исследование статических динамических и энергетических характеристик. Разработка и выбор нечеткого регулятора. Сравнительный анализ динамических, статических, энергетических характеристик ранее описанных систем.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 27.06.2014Чувствительность оптического приемного модуля. Сопротивление нагрузки фотодетектора. Интеграл Персоника для прямоугольных входных импульсов и выходных импульсов в форме "приподнятого косинуса". Длина регенерационного участка волоконно-оптической системы.
контрольная работа [80,8 K], добавлен 18.09.2012Фотоупругость - следствие зависимости диэлектрической проницаемости вещества от деформации. Волоконно-оптические сенсоры с применением фотоупругости. Фотоупругость и распределение напряжения. Волоконно-оптические датчики на основе эффекта фотоупругости.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 13.12.2010Сущность хроматических, волновых и лучевых аберраций, их функции. Характеристика первичных аберраций Зайделя. Особенности сферической аберрации, астигматизма и кривизны поля, дисторсии. Искажения, погрешности изображения оптических систем, их устранение.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 03.05.2011Современное состояние элементной базы полупроводниковых оптических преобразователей. Воздействие электромагнитного излучения видимого и инфракрасного диапазонов на параметры токовых колебаний в мезапланарных структурах на основе высокоомного GaAs n-типа.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 18.07.2014Оптический диапазон спектра. Теоретические основы оптических методов НК. Световые колебания. Классификация оптических методов НК. Дискретный спектр излучения газов и жидкостей. Непрерывный спектр собственного излучения твёрдых тел с разной температурой.
реферат [355,1 K], добавлен 15.01.2009Оптическое волокно, как среда передачи данных. Конструкция оптического волокна. Параметры оптических волокон: геометрические, оптические. Оптические волокна на основе фотонных кристаллов. Передача больших потоков информации на значительные расстояния.
реферат [182,9 K], добавлен 03.03.2004Технология изготовления элементов интегральной оптики методом ионного обмена в стеклянных подложках. Промышленные технологии стыковки волоконных световодов и интегрально-оптических волноводов. Процесс напыления маскирующей пленки и фотолитографии.
дипломная работа [5,6 M], добавлен 09.10.2013Устройство и параметры оптических квантовых генераторов. Устойчивые и неустойчивые резонаторы. Основные типы лазеров, способы накачки. Зеркала оптического резонатора. Определение потерь и оптимального коэффициента пропускания выходного зеркала.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 09.10.2013История и эволюции изготовления оптических деталей, его современное состояние. Характеристика простейших оптических деталей в виде линз. Место российских мастеров в развитии оптики и производства стекла. Исследования по обработке оптического стекла.
реферат [18,0 K], добавлен 09.12.2010Химическая природа пигментов и оптических свойствах краски. Влияние дисперсности па оптические свойства пигментов. Спектрофотометрические кривые. Диспергирование в масляной среде, а также взаимосвязь оптических и структурных свойств красочного слоя.
дипломная работа [503,1 K], добавлен 14.05.2014Физические принципы работы лазера. Оптические свойства инверсной среды. Конструкция газоразрядной трубки. Основные параметры оптических резонаторов. Распределение интенсивности в поперечном сечении лазерного пучка и положение щели при измерениях.
лабораторная работа [150,4 K], добавлен 18.11.2012Определение второй производной показателя преломления прямотеневым методом. Исследование оптических неоднородностей путем измерения угловых отклонений света и схема прибора Теплера. Снятие характеристик импульсного оптического квантового генератора.
научная работа [537,5 K], добавлен 30.03.2011Історія розвитку волоконно-оптичних датчиків і актуальність їх використання. Характеристики оптичного волокна як структурного елемента датчика. Одно- і багатомодові оптичні волокна. Класифікація волоконно-оптичних датчиків і приклади їхнього застосування.
реферат [455,0 K], добавлен 15.12.2008Обзор оптических схем спектрометров. Характеристики многоканального спектрометра. Описание методики и установки исследования характеристик вогнутых дифракционных решёток. Измерение квантовой эффективности многоэлементного твёрдотельного детектора.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 18.03.2012Резонатор - устройство, в котором накапливается энергия колебаний, поставляемая извне. Резонатор Фабри-Перо: его элементы и устройство. Теория Фокса и Ли: исследование оптического резонатора. Конфокальный резонатор, гауссовы пучки, качество устройства.
реферат [1,1 M], добавлен 10.12.2010
