DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-2-224-233


УДК 681.7.068, 535.3

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КВАРЦЕВЫХ СВЕТОВОДОВ С ЦЕНТРАЛЬНЫМ ГАБАРИТНЫМ ДЕФЕКТОМ ГРАДИЕНТНОГО ПРОФИЛЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ДЛЯ СЕНСОРОВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ НА МАЛОМОДОВЫХ ЭФФЕКТАХ

Демидов В. В., Тер-Нерсесянц Е. В., Бурдин А. В., Бурдин В. А., Минаева А. Ю., Хохлов А. В., Комаров А. В., Устинов С. В., Дукельский К. В.


Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Демидов В.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Бурдин А.В., Бурдин В.А., Минаева А.Ю., Хохлов А.В., Комаров А.В., Устинов С.В., Дукельский К.В. Технологические вопросы изготовления кварцевых световодов с центральным габаритным дефектом градиентного профиля показателя преломления для сенсоров волоконно-оптических датчиков на маломодовых эффектах // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 2. С. 224–233. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-2-224-233

Аннотация

Представлены результаты исследования основных технологических вопросов полного цикла изготовления кварцевых многомодовых волоконных световодов с градиентным профилем показателя преломления, отличительной особенностью которого является наличие центрального дефекта в виде габаритного провала. Проанализированы возможности и оптимизированы условия процесса MCVD-синтеза преформ световодов для практической реализации указанного дефекта. Проведено исследование влияния нерегулярностей геометрии световодов класса 50/125 мкм с габаритным провалом градиентного профиля показателя преломления в центре сердцевины, индуцированных вытягиванием в режиме ручного поддержания постоянства внешнего диаметра, на коэффициент затухания распространяющегося по ним излучения. Показано, что отклонение диаметра световодов на величину ± 3,5 мкм от номинального значения приводит к увеличению затухания на 2–5 дБ/км в спектральной области λ = 1310 нм относительно аналогов, при изготовлении которых применялся режим автоматического контроля диаметра. Установлено, что во втором случае световод с параболическим профилем показателя преломления, соответствующим числовой апертуре 0,20, и глубиной провала 0,0115 демонстрирует затухание на уровне 5 дБ/км в области второго и третьего окон прозрачности оптического волокна. С применением статистики Вейбулла дана оценка механических свойств световодов, полученных при разных температурах вытягивания. По результатам оценки прочность на растяжение составила 5,07–5,49 ГПа, что сопоставимо с прочностными характеристиками кварцевых оптических волокон связного типа. Полученные многомодовые световоды представляют интерес для создания на их основе чувствительных элементов регистрации внешних воздействий в системах волоконно-оптических датчиков сенсорных сетей, базирующихся на маломодовых эффектах.


Ключевые слова: кварцевый многомодовый волоконный световод, многомодовое оптическое волокно, градиентный профиль показателя преломления, дефект профиля показателя преломления, маломодовые эффекты, химическое газофазное осаждение, вытягивание оптических волокон, микроизгибы, коэффициент затухания излучения, механическая прочность

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-37-50089 мол_нр.

Список литературы
 1.          Листвин А.В., Листвин В.Н., Швырков Д.В. Оптические волокна для линий связи. М.: ЛЕСАРарт, 2003. 288 с.
2.          Смирнов И.Г. Структурированные кабельные системы: проектирование, монтаж и сертификация. М.: Экон-Информ, 2005. 348 с.
3.          Семенов А.Б. Волоконно-оптические подсистемы современных СКС. М.: Академия АйТи; ДМК Пресс, 2007. 632 с.
4.          Bottacchi S. Multi-Gigabit Transmission over Multimode Optical Fibre: Theory and Design Methods for 10GbE Systems. JohnWiley&Sons, 2006. 670 p.
5.          Бурдин А.В. Маломодовый режим передачи оптических сигналов по многомодовым волокнам: приложения в современных инфокоммуникациях. Самара: ПГУТИ, 2011. 274 с.
6.          Ellis A.D. The nonlinear Shannon limit and the need for new fibers // Proc. SPIE. 2012. V. 8434. Art. 84340H. doi: 10.1117/12.928093
7.          Бурдин А.В. Дифференциальная модовая задержка кварцевых многомодовых оптических волокон разных поколений // Фотон-Экспресс. 2008. № 5–6. С. 20–22.
8.          Бурдин А.В., Яблочкин К.А. Исследование дефектов профиля показателя преломления многомодовых оптических волокон кабелей связи // Инфокоммуникационные технологии. 2010. Т. 8. № 2. С. 22–27.
9.          Бурдин А.В., Дмитриев Е.В., Прапорщиков Д.Е., Севрук Н.Л. Применение кварцевых многомодовых волоконных световодов с габаритным центральным дефектом профиля показателя преломления в распределенных сенсорах волоконно-оптических датчиков на базе маломодовых эффектов // Прикладная фотоника. 2016. Т. 3. № 3. С. 252–279.
10.       Kafarova A.M., Faskhutdinov L.M., Kuznetzov A.A. et. al. Quasiinterferometric scheme improved by fiber Bragg grating for detection of outer mechanical stress influence on distributed sensor being silica multimode optical fiber operating in a few-mode regime // Proc. SPIE. 2016. V. 9807. Art. 98070K. doi: 10.1117/12.2234567
11.       Бурдин А.В., Василец А.А., Бурдин В.А., Морозов О.Г. Распределенный сенсор на многомодовых оптических волокнах, дополненных волоконной решеткой Брэгга, функционирующих в маломодовом режиме передачи сигнала // Фотон-экспресс. 2016. № 6. С. 12–13.
12.       Бурдин А.В., Бурдин В.А., Василец А.А. и др. Исследование спектральных откликов кварцевых многомодовых волоконных световодов с габаритным центральным дефектом градиентного профиля показателя преломления, дополненных волоконной решеткой Брэгга // XIVМеждународная научная конференция «Оптические технологии в телекоммуникациях». Самара, 2016. С. 241–243.
13.       Tingye L. Optical Fiber Communications. Volume 1. Fiber Fabrication. Academic Press, 1985. 363 p.
14.       Lewin M., Preston J. Handbook of Fiber Science and Technology: Volume III. High Technology Fibers. NY, Marcel Dekker, 1993. 376 p.
15.       Mendez A., Morse T.F. Specialty Optical Fibers Handbook. Academic Press, 2007. 840 p.
16.       Oh K., Paek U.C. Silica Optical Fiber Technology for Devices and Components: Design, Fabrication, and International Standards. JohnWiley&Sons, 2012. 472 p.
17.       Коробейников А.Г., Гатчин Ю.А., Дукельский К.В., Ероньян М.А., Тер-Нерсесянц Е.В., Нестерова Н.А. Анализ совместимости фторсиликатных и боросиликатных слоев стекла для изготовления оптического волокна // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2012. № 3. С. 15–18.
18.       Dukel’skii K.V., Bureev S.V., Bisyarin M.A. et. al. Minimizing the optical losses in anisotropic single-mode lightguides with elliptical boron germanosilicate cladding // Journal of Optical Technology. 2012. V. 79. N 7. P. 433–436. doi: 10.1364/jot.79.000433
19.       Andreev A.G., Bureev S.V., Eron'yan M.A. et. al. Increasing the birefringence in anisotropic single-mode fiber lightguides with elliptical stress cladding // Journal of Optical Technology. 2012. V. 79. N 9. P. 107–109. doi: 10.1364/jot.79.000608
20.       Bisyarin M.A., Bureev S.V., Eronyan M.A. et. al. Anisotropic single-mode lightguides with an elliptical germanium silicate core and depressed cladding // Journal of Optical Technology. 2014. V. 81. N 2. P. 108–110. doi: 10.1364/jot.81.000108
21.       Дукельский К.В., Ероньян М.А., Мешковский И.К., Комаров А.В., Кулеш А.Ю., Ромашова Е.И., Тер-Нерсесянц Е.В. Повышение поляризационной устойчивости анизотропных одномодовых кварцевых световодов с эллиптичной напрягающей оболочкой // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 12. С. 92–94.
22.       Снайдер А., Лав Дж. Теория оптических волноводов. М.: Радио и связь, 1987. 656 с.
23.       Nagel S.R., McChesney J.B., Walker K.L. An overview of the modified chemical vapor deposition (MCVD) process and performance // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1982. V. 18. N 4. P. 459–476. doi: 10.1109/jqe.1982.1071596
24.       THORLabs 0.20 and 0.27 NA Graded-Index Multimode Fibers. Available at: https://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=358 (accessed 21.02.2017).
25.       Marcuse D. Losses and impulse response of a parabolic index fiber with random bends // Bell System Technical Journal. 1973. V. 52. N 8. P. 1423–1437. doi: 10.1002/j.1538-7305.1973.tb02026.x
26.       Olshansky R. Mode coupling effects in graded-index optical fibers // Applied Optics. 1975. V. 14. N 4. P. 935–945. doi: 10.1364/ao.14.000935
27.       Бурдин А.В., Бурдин В.А., Дмитриев Е.В. и др. Анализ ввода оптического сигнала «O»-диапазона через согласующее стандартное одномодовое волокно в градиентный многомодовый световод с центральным габаритным дефектом профиля показателя преломления // Инфокоммуникационные технологии. 2016.Т. 14. № 4 (принята в печать).
28.       Hui R., O'Sullivan M. Fiber Optic Measurement Techniques. Elsevier, 2009. 672 p.
Kurkjian C.R., Krause J.T., Matthewson M.J. Strength and fatigue of silica optical fibers // Journal of Lightwave Technology. 1989. V. 7. N 9. P. 1360–1370. doi: 10.1109/50.50715
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика