DOI: 10.17586/2226-1494-2020-20-4-494-499


УДК622.276.001

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО РАССЕИВАТЕЛЯ, ПОЛУЧЕННОГО ПУТЕМ ПЛАВЛЕНИЯ СЕРДЦЕВИНЫ СВЕТОВОДА

Токарева Я.Д., Конин Ю.А., Коннов К.А., Варжель С.В., Дмитриев А.А., Бочкова С.Д.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:
Токарева Я.Д., Конин Ю.А., Коннов К.А., Варжель С.В., Дмитриев А.А., Бочкова С.Д. Экспериментальное исследование влияния оптической мощности на формирование структуры волоконно-оптического рас- сеивателя, полученного путем плавления сердцевины световода // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 4. С. 494–499. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-4-494-499


Аннотация
Предмет исследования. Представлены результаты экспериментального исследования структуры волокон- но-оптического рассеивателя, сформированного путем плавления сердцевины оптического волокна. Метод. Продемонстрирована оптическая схема иттербиевого волоконного лазера, основными компонентами которого являются: лазерный диод накачки (980 нм, мощностью до 30 Вт), активное GTWave волокно длиной 24 м, а также две волоконные брэгговские решетки с коэффициентами отражения 100 % и 30 %. Представленный иттербиевый источник излучения используется для формирования периодической структуры микрополостей внутри сердцевины волоконного световода с помощью эффекта плавления материала. Применение описанной технологии позволяет создавать рассеивающие структуры с заданным периодом, не прибегая к снятию защитного акрилатного покрытия световода. Это исключает необходимость повторного покрытия оптического волокна полимерным составом и способствует сохранению его прочностных характеристик. Основные результаты. Разработанная в ходе исследования экспериментальная установка позволяет с помощью воздействия лазерного излучения осуществить запись рассеивающей структуры в сердцевине оптического волокна путем разрушения материала. С целью определения зависимости свойств создаваемых структур от мощности вводимого излучения получен ряд исследуемых образцов, записанных при различных характеристиках воздействующего излучения. Экспериментальным путем установлено, что при увеличении мощности лазерного излучения уменьшается период локализации микрополостей. Вместе с тем их размеры уменьшаются, и увеличивается однородность структуры. Установлено оптимальное значение мощности излучения для формирования рассеивающей структуры, которое составляет порядка 2 Вт. Практическая значимость. Исследуемые рассеивающие структуры могут быть применены в медицинских исследованиях, лазерной фотодинамической терапии, лазерной кардиостимуляции, флуоресцентной диагностике, а также в качестве подсветки при малоинвазивных операциях. Волоконно-оптический рассеиватель может находить применение в качестве датчика физических величин, в частности, для измерения высоких температур, поскольку верхний предел рабочей температуры рассеивателя сопоставим с температурой плавления кварцевой части оптического волокна.

Ключевые слова: волоконно-оптический рассеиватель, плавление сердцевины световода, оптический пробой, оптическое волокно, фотодинамическая терапия

Список литературы
1.Wang R., Qiao X. Hybrid optical fiber Fabry-Perot interferometer for simultaneous measurement of gas refractive index and temperature // Applied Optics. 2014. V. 53. N 32. P. 7724–7728. doi: 10.1364/AO.53.007724
2.Domingues M.D.F., Paixao T.D., Mesquita E.F.T., Alberto N., Frias A.R., Ferreira R.A.S., Varum H., Antunes P.F.D., Andre P.S.D. Liquid hydrostatic pressure optical sensor based on micro-cavity produced by the catastrophic fuse effect // IEEE Sensors Journal. 2015. V. 15. N 10. P. 5654–5658. doi: 10.1109/JSEN.2015.2446534
3.Alberto N., Tavares C., Domingues M.F., Correia S.F.H., Marques C., Antunes P., Pinto J.L., Ferreira R.A.S., André P.S. Relative humidity sensing using micro-cavities produced by the catastrophic fuse effect // Optical and Quantum Electronics. 2016. V. 48. N 3. P. 216. doi: 10.1007/s11082-016-0491-4
4.Domingues M.F., Antunes P., Alberto N., Frias R., Ferreira R.A.S., Andre P. Cost effective refractive index sensor based on optical fiber micro cavities produced by the catastrophic fuse effect // Measurement. 2016. V. 77. P. 265–268. doi: 10.1016/j.measurement.2015.07.031
5.Rychnovsky S.J., Shinn M.G. Fiber optic diffuser and method of manufacture. Patent WO 1999023041 A1. 1999.
6.Артюшенко В.Г., Даниелян Г.Л., Мазайшвили К.В., Меерович Г.А. Устройство для облучения сосудов и полых органов. Патент RU 2571322. Бюл. 2015. № 35.
7.Brown D.C. Diffuser fiber incident energy concentrator and method of using same. Patent US 4733929 A. 1986.
8.Gu X., Tam R.C.H. Optical fiber diffuser. Patent US 6398778 B1. 1999.
9.Тома А.И., Анисимова Е.А. Вариантная анатомия отверстий позвонков в зависимости от уровня позвоночного столба // Травматология и ортопедия России. 2008. № 3(49). С. 115–116.
10.Scherbakova V.A., Starikov S.S., Garanin A.I., Tokareva I.D., Bochkova S.D. Research of the tensioning sensitivity of a fiber optic sensor created with the catastrophic fuse effect // Proc. of the IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus 2020). 2020. P. 1126–1128. doi: 10.1109/EIConRus49466.2020.9039429
11.Конин Ю.А., Булатов М.И., Щербакова В.А., Гаранин А.И., Токарева Я.Д., Мошева Е.В. Исследование свойств цельноволоконного датчика температуры, созданного при помощи эффекта плавления // Приборы и техника эксперимента. 2020. № 4. С. 78–82. doi: 10.31857/S003281622004028X
12.Конин Ю.А., Гаранин А.И., Токарева Я.Д., Бочкова С.Д. Исследование цельноволоконного датчика температуры // Высокие технологии и инновации в науке: сборник статей международной научной конференции (СПб., 28 июля 2019 г.). 2019. С. 205–209.
13.Shcherbakova V.A., Starikov S.S., Konin Y.A., Garanin A.I., Nurmuhametov D.I. Fuse effect investigation in optical fiber for creation optical sensor structure // Proc. of the IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus 2019). 2019. P. 914–916. doi: 10.1109/EIConRus.2019.8657220
14.Konin Y.A., Garanin A.I., Nurmuhametov D.I., Turin S.F., Shcherbakova V.A. Research the thermal sensitivity of a fiber optic sensor created with the catastrophic fuse // Proc. of the IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus 2019). 2019. P. 897–900. doi: 10.1109/EIConRus.2019.8656714
15.Nurmuhametov D.I., Konin Y.A. Evaluation of parameters of an optical trap built based on tapered fiber for blood cells // Proc. of the IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus 2019). 2019. P. 901–902. doi: 10.1109/EIConRus.2019.8657321
16.Конин Ю.А., Щербакова В.А., Стариков С.С., Гаранин А.И., Токарева Я.Д. Исследование чувствительности датчика температуры, созданного при эффекте плавления сердцевины // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2019. № 32. С. 90–104. doi: 10.15593/2224-9397/2019.4.06
17.Shin-ichi T. Fiber fuse propagation behavior // Selected Topics on Optical Fiber Technology. 2012. P. 551–570. doi: 10.5772/26390


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2020 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика