ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ ТИПА «ПАНДА» | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

Андросик А.Б.¹, Мировицкая С.Д.²

¹Доцент кафедры управления и информатики и управления в технических системах, кандидат технических наук, ²Доцент кафедры управления и информатики в технических системах, кандидат технических наук

Московский Государственный Открытый Университет

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ ТИПА «ПАНДА»

Аннотация

В работе расссмотрен рефракционный метод расчета геометрических и оптических характеристик волоконных световодов типа «Панда» с двумя световедущими каналами. Приведены результаты модельных исследований.

Ключевые слова: волоконный световод, рефракция, геометро-оптические характеристики.

Keywords: optical fiber,  refraction, geometric and optical characteristics.

В ряде применений – для когерентных волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), для использования в волоконных интерферометрах различного назначения, в частности в волоконных гироскопах, необходимы волоконные световоды (ВС), сохраняющие поляризацию передаваемого излучения на большой длине – однополяризационные световоды. Они делятся на две группы – с линейной и с круговой поляризацией. ВС с линейной поляризацией представляют собой аномально-несимметричные структуры, в которых может распространяться только мода одной поляризации, или структуры с увеличенной разностью между постоянными распространения двух мод различной поляризации. Первые называются абсолютно однополяризованными ВС, а вторые – ВС с линейным двулучепреломлением.

Примером абсолютно однополяризованного ВС являются световоды с аксиально-несимметричным распределением показателя преломления в сердцевине. В однополяризованных волоконных световодах с линейным двулучепреломлением разность постоянных распространения двух поляризаций моды можно увеличить либо изменением формы поперечного сечения сердцевины (или оболочки) ВС (геометрическое двулучепреломление), либо созданием анизотропно индуцированного напряжения (индуцированное двулучепреломление). Примером световодов с большим двулучепреломлением являются световоды с эллиптичной оболочкой и эллиптичным защитным слоем, PANDA -polarization maintaining and absorption-reducing fiber (ВС с сохранением поляризации и уменьшенными потерями на затухание), а также их модификации.

В ВС типа PANDA (рис.1) применяют частичное легирование оболочки примесями, меняющими показатель преломления и коэффициент теплового расширения материала по сравнению с внешней кремниевой оболочкой. Это

приводит к увеличению остаточных внутренних напряжений в ВС. В отличие от ВС с боковыми провалами и туннелями показателя преломления область с пониженным значением показателя преломления непосредственно не примыкает к сердцевине круглого или эллиптичного поперечного сечения, а удалена от нее на некоторое расстояние.

Заготовки для ВС типа PANDA получают методом шлифовки продольных канавок, в которые вставляют боросиликатные стержни, сборку помещают в кварцевую трубку, проводят плавление и «схлопывание» трубки с заготовкой и стержнями в монолитную заготовку, из которой вытягивается ВС с одновременным нанесением эпоксиакрилатного покрытия.

   В данной работе предложен рефракционный метод исследования основных геометро-оптических характеристик ВС типа PANDA.

Математическая обработка оптических сигналов, несущих информацию о распределении показателя преломления ВС при его обучении широким или узким (парциальным) пучком сводится к нахождению угла отклонения луча, прошедшего сквозь измеряемую неоднородность [1-3]. Во всех модификациях метода рассеяния, а именно, в методе фокусировки, методе рассеяния в переднюю полусферу, методе рассеяния в заднюю полусферу, методе лучевой аппроксимации [4-6], а также интерференционных методах, требующих облучения ВС широким пучком [7-9],  необходимо вычислить зависимость угла отклонения парциального луча от измеряемых параметров ВС.

Вычисление угла падения и преломления луча при входе в первый слой ВС типа PANDA (рис.2) осуществляется в соответствии с законом Снелля аналогично круговым слоистым световодам [10-12]

Итак, в работе рассмотрен модифицированный рефракционный метод исследования геометрических и оптических характеристик световодов типа «Панда» с двумя световедущими каналами. На базе разработанной программы проведены расчеты основных параметров и представлены результаты модельных исследований.

Литература

1. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Основы волноводной фотоники.- М.: МГОУ, 2009.
2. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Математические основы волноводной фотоники.- М.: МГОУ, 2010.
3. Завитневич Ю.В., Козлов А.А., Мировицкая С.Д. Контроль внешнего диаметра оптического волокна методом сравнения дифракционных картин.- Радиотехника, 1984, № 2
4. Кудрявцев Д.Л. , Мировицкая С.Д. О рефракции узкого зондирующего луча в многослойном оптическом волокне.- Радиотехника, 1984, № 5
5. Лазарев Л.П., Мировицкая С.Д. Рефракционный контроль капилляров и согласующих элементов ВОЛС – Приборостроение. Известия ВУЗов, 1985, № 9.
6. Лазарев Л.П., Мировицкая С.Д. Исследование оптических схем реализации измерителей геометрических характеристик оптических волокон и капилляров.- ЦНИИТЭИприборостр., Измерения, контроль, автоматизация 1986, № 3, 15 стр.
7. Мировицкая С.Д., Филиппов М.В. Исследование рефракции зондирующего пучка на диэлектрических цилиндрах различных типов.- Радиотехника, 1987, № 11
8. Лазарев Л.П., Мировицкая С.Д. Контроль геометрических и оптических параметров волокон.- М.: Радио и связь, 1988, 280 с.
9. Андросик А.Б., Мировицкая С.Д., Фатеева Г.В. Модифицированный рефракционно-интерференционный метод расчета геометро-оптических параметров световодов.- Измерительная техника, 1995, №
10. Андросик А.Б., Зарицкий М.Н., Мировицкая С.Д. Особенности рефракции узкого пучка на световодах эллиптичного поперечного сечения.- Измерительная техника, 1995, № 9.
11. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Рефракционный метод исследования волоконных световодов.- LAP LAMBERT Academic Publishing,Germany- 2012.- 358 с.
12. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Вычислительная фотоники. Основы, задачи, методы анализа.- LAP LAMBERT Academic Publishing,Germany– 184 с.