X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Волоконная решетка Брэгга (ВБР) - дифракционная решетка, локализованная в сердцевине оптического волокна, которая образована за счет периодического изменения показателя преломления кварцевого стекла под воздействием электромагнитного излучения . При прохождении излучения через оптическое волокно с записанной в него ВБР, происходит его частичное или полное отражение от решетки в определенном спектральном диапазоне. Условно можно сказать, что ВБР работает как зеркало, которое отражает свет с определенным спектром, а излучение, не попавшее в этот диапазон, продолжает свое распространение в первоначальном направлении. Таким образом, определенную ВБР можно характеризовать с помощью ее спектров отражения и пропускания.

Рис. 1 – Волоконная Брэгговская решетка в оптоволокне.

Основным параметром ВБР является длина волны брэгговского резонанса λB, которая также является центральной длиной волны спектров отражения и пропускания решетки. Эта величина определяется выражением (1):

λB=2n_effΛ, (1)

где n_eff - эффективный показатель преломления для длины волны брэгговского резонанса, Λ – период решетки.

Кроме того, важнейшей характеристикой ВБР является коэффициент отражения. Он показывает, какой процент мощности излучения, попадающего в спектральный диапазон решетки, отражается в обратном направлении в оптическом волокне.

Можно определить три основных метода записи ВБР: метод фазовой маски, запись в интерферометре Тальбота и метод пошаговой записи. На сегодняшний день на кафедре Световодной фотоники реализованы два первых способа получения волоконных брэгговских решеток.

На рис. 2 представлены принципиальная схема записи ВБР методом фазовой маски.

Рис. 2 - принципиальная схема стенда записи ВБР методом фазовой маски.

УФ излучение попадает на фазовую маску ФМ, за которой образуется интерференционная картина пучков +1 и -1 порядков дифракции. Оптическое волокно с удаленным защитным покрытием находится непосредственно за фазовой маской. Интерференционная картина осуществляет модуляцию показателя преломления в сердцевине световода. Цилиндрическая линза в схеме позволяет регулировать плотность записывающего излучения на оптическом волокне, что позволяет изменять коэффициент записываемой ВБР.

На Рис. 3 представлены принципиальная схема записи ВБР в интерферометре Тальбота

Рис. 3 - принципиальная схема записи ВБР в интерферометре Тальбота

Наличие способов получения волоконных решеток с необходимым коэффициентом и спектром отражения позволяют реализовать на их основе резонаторы для волоконных лазеров, которые находят все более широкое применение в различных областях науки и техники и используются для резки, гравировки и маркировки материалов, диагностики заболеваний и т.д.Как известно, изменение внешних воздействий на материал (температуры, механический напряжений, давления и т.д.) приводит к изменению его геометрических параметров. Данное явление справедливо и для оптического волокна. Но кроме этого, изменение его геометрических характеристик приводит к изменению параметров записанных в него ВБР, в частности их периода. Как видно из выражения (1) это влечет за собой сдвиг длины волны брэгговского резонанса, а как следствие изменение спектров отражения и пропускания решеток. Анализируя данные изменения можно судить о характере внешних воздействий на оптическое волокно.

Вывод:

Данные явления положены в основу многих приборов и устройств на основе специальных волоконных световодов.Выше приведена лишь часть из существующих применений волоконных решеток Брэгга. Системы, реализованные на их основе, продолжают свое активное развитие.

Литература

Волоконные Брэгговские решетки. [Электронный реcурc]. – Режим доcтупa: http://sf.ifmo.ru– зaгл. c экрaнa (дaтa обрaщения: 20.03.2018).

Технологии и кабельные измерения линий связи. [Электронный реcурc]. – Режим доcтупa:http://izmer-ls.ru– зaгл. c экрaнa (дaтa обрaщения: 20.03.2018).

Лазерный Портал - коллекция научных материалов о лазерах, оптике, спектроскопии и лазерной технике. [Электронный реcурc]. – Режим доcтупa:www.laserportal.ru– зaгл. c экрaнa (дaтa обрaщения: 20.03.2018).

Код для цитирования: Скопировать