|
145
“Young Scientist” . # 4 (138) . January 2017
Physics
типлексировать чувствительные элементы, в том числе расположенные в одном световоде. К числу таких схем следует
отнести:
— спектральное мультиплексирование каналов, при котором чувствительные элементы разнесены на различные
длины волн;
— использование оптических переключателей, подключающих тот или иной чувствительный элемент к системе из-
мерения;
— пространственно-временное мультиплексирование, при котором отклик от каждой из решеток регистрируется в
различные моменты времени;
— комбинированные схемы, включающие в себя несколько принципов мультиплексирования каналов, перечис-
ленных выше.
Перечисленные схемы измерения λ БР, как правило, обеспечивают точность измерения температуры ~0.1ºС и отно-
сительного удлинения ~10–6.
Резонансная длина волны БР зависеть от температуры и вложенный в ней внешней механической напряжений. На
это и основывается работа волноводных датчиков. Сдвиг резонансных волн измеряется с помощью анализа спектров
поглощения и пропускания широкополосных источников излучения или узкополосных лазеров.
Величина нелинейного коэффициента преломления для кварцевых световодов принимает разные значения в зависи-
мости от длины волны света, состава, концентрации и поперечного распределения легирующих примесей, длительности
импульса. Для длины волны l =1550 нм значения коэффициента преломления находятся в пределах (2,2 − 4) ´10
−20
м
2
/
Вт. Эта величина в кварце, по сравнению с другими нелинейными средами, по крайней мере, на 2 порядка меньше.
То же относится к коэффициентам ВКР (вынужденного комбинационного рассеяния) и ВРМБ (вынужденного рассе-
яния Мандельштама — Бриллюэна) усилений. Тем не менее, в кварцевых световодах нелинейные эффекты могут на-
блюдаться при относительно низких мощностях. Это возможно благодаря двум важным характеристикам световода, а
именно: малого размера моды (несколько мкм для одномодового световода) и чрезвычайно низким потерям (£ 1 дб/км),
что обеспечивает большие длины взаимодействий.
Механический внешний фактор, как, давление, температурный перепад, деформация изменяют характеристику из-
лучения, проходящее через образец, которые в своей очередь проявляются на характеристиках обратного сигнала. Про-
анализировав спектры интенсивности проходящего и отраженного из БР излучения, можно определить с большой точ-
ности механических параметров.
При попадание света на молекулярной решетки с термическим вибрациям возникает взаимодействие фотонов и
электронов. Рассеяние такого рода в световоде с БР можно увидеть в Рамановском спектре. Реэлейское рассеяние ана-
логично с лазерным излучением. Стоксовый компоненты Рамановского спектра появляются при поглощении (когда
длина волны лазерного излучения больше чем длина волны стоксового компонента) или излучения (когда длина волны
лазерного излучения меньше чем длина волны стоксового компонента). Антистоксовые излучения оптического волокна
зависеть от температуры, но стоксовые смешения практически не зависеть от температуры. Изучая отношение интен-
сивности этих компонентов можно определить температуру образца.
Вынужденное рассеяние Брюэллена имеет наименьшую пороговую мощность. Порог SBS может изменяться в зави-
симости от типа волокна и даже среди отдельных волокон. Как правило, он имеет порядок 5–10 мВт для узкополосных
источников света с внешней модуляцией. Для лазеров с непосредственной модуляцией эта мощность может быть по-
рядка 20–30 мВт.
Физическая причина явления вынужденного рассеяния Брюэллена состоит в том, что интенсивная волна света, рас-
пространяющегося в прямом направлении, и первоначально слабая волна рассеянного назад света, а также тепловая
упругая волна нелинейно взаимодействуют друг с другом (за счет явления электрострикции). В результате такого взаи-
модействия в волокне возникают волны показателя преломления, движущиеся со скоростью звука.
Линии Брилюэна по отношение линии Стокса интенсивнее, но имеет слабое спектральное смешение. Это смешение
происходить из-за акустического колебания кристаллической решетки и даёт информации о механическом напряжение.
Лазерное или рентгеновское излучение при прохождение по световоду возбуждает индуцированного излучения. Под
действием радиационного излучения на основание световода (диоксид кремния SiO
2
) в энергетически запрещённых
зонах появляется дополнительные энергетические зоны, благодаря которым происходить поглощения или люминес-
ценция света. Изменения интенсивности света отрицательно влияет на качества и точность получаемого информация.
Анализ рентгеновских спектров в оптической волокне проводится по методике разделение образца на элементарной
ячейки. Если, интенсивность индуцированное излучение на каждой элементарной ячейке равно I
0
(λ), коэффициент
i-ячейке определяется из условия:
Для образца с длиной l, реальное значение интенсивность индуцированного излучения равно:
Do'stlaringiz bilan baham: |
