Введение к работе
Актуальность темы Волоконная оптика в настоящее время является одной нз наиболее быстро развивающихся областей науки н техники. Ее прогресс обусловлен успехом в создании оптических волокон (ОВ) с малыми потерями и дешевых источников оптического излучения.
В начале восьмидесятых годов были впервые изготовлены анизотропные одномодовые волокна, которые обладают двумя собственными состояниями поляризации (поляризационными модами). Распределение оптической мощности между этими модами остается постоянны» по всей длине волокна и зависит только от состояния поляризации вводимого в пего излучения. Оптические свойства подобных волокон полностью описываются соответствующим тензором диэлектрической проницаемости.
Существует ряд эффектов, вызывающих изменение тензора диэлектрической проницаемости ОВ: фотоупругий, алсктро- и магнитооптический. При определенных условиях это изменение может привести к обмену энергией между поляризационными модами волокна или, как чаще говорят, к возникновению эффекта модовой связи.
Разработан широкий круг устройств, использующих подобный аффект: датчики, когерентные волоконно-оптические линии связи, фильтры, модуляторы, устройства для сдвига частоты и др.
Подобные устройства обычно состоят из входного и выходного поляризаторов и помещенного между ними отрезка одномодового анизотропного волокна, подверженного внешнему воздействию, которое вызывает модовую связь благодаря одному нз трех вышеперечисленных эффектов. При этом коэффициент пропускания устройства по мощности является функцией какого-либо параметра внешнего воздействия: сжимающей волокно силы, напряженности магнитного или электрического поля, в котором находится волокно.
Поскольку технология производства волоконных поляризаторов хорошо разработана, устройства, использующие эффект модовой связи, могут быть изготовлены в цельноволоконном исполнении, что является их безусловным преимуществом.
Поэтому поиск новых способов использования эффекта модовой связи и разработка на его основе устройств волоконной оптики является актуальной темой исследований, направленных па дальнейшее развитие оптических систем.
Целью работы является исследование связи поляризационных мод в анизотропных одномодовых оптических волокнах при возмущении даулучепреломлсшш (ДПП) за счет механического давления и создание волоконных устройств различного назначения (фильтров, модуляторов) на ее основе.
Для достижения поставленной цели ', рассмотрены следующие задачи:
1. Проведен анализ физического механизма модовой связи в анизотропных одномодовых ОВ.
-
Разработана методика расчета волоконцо-оптических устройств на основе анизотропных одномодовых ОВ, использующих эффект модовой связи за счет механического давления на волокно.
-
Рассчитана и экспериментально исследована работа лабораторных макетов волоконних устройств (фильтра, модулятора, переключателя).
-
Решена задача синтеза волоконных фильтров с заданными характеристиками.
Научная новизна в практическая ценность В данной работе впервые было проведено теоретическое и экспериментальное исследование физических свойств аффекта связи поляризационных мод в анизотропных оптических волокнах и рассмотрен физический механизм обмена энергией для всех возможных на практике случаев возмущения двулучепреломления волокна.
Предложена общая методика расчета волоконно-оптических устройств, работа которых основана на использовании аффекта модовой связи. На основе подобной методики может быть рассчитано любое устройство, которое использует про своей работе аффект модовой связи.
Рассчитаны, изготовлены и експериментально исследованы волоконный фильтр Шольца (ВФШ) и фильтр-пробка оригинальной конструкции. Подобные устройства могут быть использованы в волоконно-оптических линиях связи для демультиплексирования оптических сигналов.
Предложен волоконно-оптический переключатель, который позволяет перевести до 96% оптической мощности из одной поляризационной моды в другую. Подобный переключатель может быть использован при создании волоконного лазера, работающего в режные генерации гигантского импульса.
Разработано простое и точное устройство для измерения длины поляризационных биений, которое обладает относительной точностью
2% и в свази с этим представляет несомненный практический интерес. Автором выпоептся па защиту
-
Резонансный характер подовой связи, возникающей при механическом воздействии яа анизотропное волокно с помощью периодической структуры, можно использовать при создании волоконных фильтров, модуляторов, переключателей.
-
Длину поляризационных биений одпомодового анизотропного волокна можно точно измерить при помощи механического возмущения двулучепреломлення, перемешаемого по волокну.
3) Численный синтез волоконных фильтров на одпомодашх. ан
изотропных волокнах можно провести при помощи мегодое, анало
гичных используемым при синтезе многослойных диэлектрических
покрытой.
Апробация работы п публикация По материалам диссертации опубликовало 3 работы.
Структура в объем работы Диссертация состоит из введения, трех разделов и заключения. Объем диссертации 107 страниц, в том числе 32 рисунка.
