Введение к работе
Актуальность работы. В современных функциональных стройствах оптоэлектроники широкое применение находит [астотный способ представления информации, характе-изующийся повышенной устойчивостью к воздействию іазличньїх дестабилизирующих факторов. Один из эффективных 1ЄТОДОВ осуществления этого способа основан на применении шкрорезонаторных структур (МРС), в которых может іроисходить преобразование оптического излучения в ікустические колебания МРС. В оптических и волоконно->птических системах МРС может выполнять роль зеркала, ілемента световода, полупрозрачного отражателя, способных модулировать оптические характеристики системы в процессе солебаний МРС. Это открывает возможность создания >птических автоколебательных систем (ОАС) на основе МРС, в соторых происходит автомодуляция параметров оптического ізлучения. Зависимость частоты автомодуляции от характеристик V1PC, селективно чувствіггельньїх к внешним воздействиям, юзволяет рассматривать ОАС в качестве базовых при создании штических (волоконно-оптических) измерительных устройств с гастотным способом представления информации.
В существующих физических моделях ОАС условия :амовозбуждения МРС предъявляют весьма жесткие требования к тараметрам МРС (h; SCT, где h - толщина МРС, 8СТ. - глубина іатухания температурной волны) и мощности возбуждающего ізлучения (W>Wn, где пороговая мощность Wn), которые на ірактике приводят к ограничению точностных характеристик стройств. В настоящее время исследования ведутся как в
направлении поиска новых физических механизме) самовозбуждения МРС в оптических системах, так и оптимизацю параметров существующих ОАС. В известных физических модели ОАС условия самовозбуждения и параметры стационарной режима автомодуляции получены без учета оптической обратноі связи (ОС) между источником когерентного излучения (лазером) и МРС, в то время как на практике ОС не только возможна, но і некоторых ОАС необходима, как, например, в случае систем на базе волоконных лазеров с автодинным приемом излучения [1,2]. Учитывая, что лазер представляет собой модель нелинейного осциллятора, можно предположить, что в оптически связанной системе осцилляторов лазер-МРС возможно резонансное взаимодействие, которое может существенно изменить условия самовозбуждения и характеристики установившегося автоколебательного режима в системе. В этой связи представляется актуальным систематическое исследование особенностей свойств ОАС, обусловленных резонансным взаимодействием между лазером и МРС. Интерес к исследованиям в данном направлении объясняется также тем, что в последнее время для управления параметрами излучения лазеров применяются оптические элементы, подобные МРС [3]. Корректное описание динамических свойств таких систем невозможно без учета взаимодействия лазерного излучения с микрорезонансной структурой.
Цель настоящей работы состояла в теоретическом и экспериментальном исследованиях эффектов резонансной автомодуляции интенсивности лазера, оптически связанного с
[икрорезонаторными структурами и возможностей создания (икрорезонансных волоконно-оптических датчиков физігческих еличин с частотным кодированием информации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
=>Теоретически рассмотрен механизм автомодуляции [нтенсивности излучения в оптически связанной системе лазер-tfPC, основанный на их резонансном взаимодействии. )пределены условия самовозбуждения системы. Показано, что астота автомодуляции интенсивности лазера определяется обственной частотой связанной системы осцилляторов, которая гри слабой связи совпадает с собственной частотой МРС.
^Экспериментально показано, что эффекты резонансной втомодуляции интенсивности излучения в системе эрбиевый шоконно-оптический лазер (ЭВЛ) - МРС реализуется при :инейной и кольцевой схемах волоконного резонатора ЭВЛ, »птически связанного с МРС через: 1) интерферометр Фабри-lepo; 2) коллиматор. Установлено, что резонансная втомодуляция в системах наблюдается для разных типов и іараметров МРС как при условии h«8CT, так и при h»8CT..
^Экспериментально установлены зависимости частоты и імплитудьі резонансной автомодуляции интенсивности в системах ЭВЛ-МРС от параметров волоконного резонатора, линейных и тловых координат МРС, различных внешний воздействий на 4РС. Іоложения, выносимые на защиту.
1. В приближении скоростных уравнений лазера и кщилляторной модели МРС показана возможность резонансной
6 автомодуляции интенсивности лазера, оптически связанного МРС, получены условия самовозбуждения системы. Определені параметры резонансной автомодуляции интенсивности лазера ; стационарном режиме.
2. Экспериментально установлено, что условия резонансної
автомодуляции реализуются в вариантах двухзеркального і
трехзеркалыюго волоконно-оптических резонаторов ЭВЛ с МРС
имеющих оптическую связь через: 1) коллиматор
2) интерферометр Фабри-Перо.
3. Экспериментально определены зоны возбуждения Ї
параметры стационарного режима автомодуляции в условия:
главного резонанса и кратного соотношения частот в система)
ЭВЛ-МРС для линейной и кольцевой схем волоконногс
резонатора ЭВЛ.
4. Экспериментально показано, что резонансная
автомодуляция в системах ЭВЛ-МРС возможна при различны>
типах и параметрах МРС, независимо от соотношения межщ
толщиной МРС и глубиной затухания температурной волны в
материале МРС.
Практическая ценность работы.
На базе эрбиевого волоконного лазера и кремниевых микрорезонаторных структур созданы макеты волоконно-оптических датчиков температуры и давления с частотным кодированием информации, обеспечивающие линейность характеристик преобразования в диапазоне температур (0-г-80С) и давления (0,6*1,4 атм).
Показано, что режим резонансной азтомодуляции п системе іВЛ-коллиматор-МРС характеризуется высокой устойчивостью к зменениям линейных координат МРС, что существенно прощает техническую реализацию прецизионных устройств на снове автомодуляции лазерного излучения.
Показана возможность применения рассмотренных систем ля исследования физических свойств пленочных структур.
Апробация результатов работы. Основные результаты дис-ертационной работы докладывались на Научно-техническом еминаре по волоконно-оптическим системам и средствам \ Калининград, 1990г.), на Международной конференции по олоконной оптике ISFOC-93 (г. С.-Петербург, 1993г.), на LI аучной сессии Российского научно-технического общества адиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова (г. Москва, 996г.), на научных семинарах ИРЭ РАН и ИОФ РАН.
Публикати. Основные результаты диссертации публикованы в 10 печатных работах. Содержание работы.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, етырех глав, заключения и списка цитируемой литературы; одержит .../ страниц текста, .W рисунков, список цитируемой итературы включает.-.?. наименовании.
