Интегральные волоконные датчики давления на основе селективного возбуждения поперечных мод
Гаврилов А.В., Павельев В.С., Сойфер В.А.

Институт систем обработки изображений РАН,
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева

Аннотация:
Рассматриваются волоконные датчики давления, основанные на анализе распространения мод высоких порядков. Предлагается интегральная реализация такого датчика, содержащая в виде микрорельефа на торце волокна фазовый элемент для возбуждения заданной моды и не требующая анализа поперечно-модового состава пучка на выходе из волокна. Приведены результаты численных экспериментов по исследованию возбуждения волокна с помощью микрорельефа на торце и прохождения полученных пучков через волокно с микроизгибом. Полученные результаты подтверждают возможность создания интегральных датчиков давления на основе селективного возбуждения мод.

Ключевые слова :
волоконные датчики, селекция поперечных мод, дифракционный микрорельеф.

Литература:

  1. Kersey, A.D. A review of recent developments in fiber optic sensor technology/ A.D Kersey // Optical fiber technology, 1996. – Vol. 2, N 3. – PP. 291-317.
  2. Golub, M.A., Mode-selective fiber sensor operating with computer generated optical elements / M.A.Golub [and other] // SPIE Proceedings, 1991. – Vol. 1572. – PP. 101-106.
  3. Karpeev, S.V. Fibre sensors based on transverse mode selection / S.V.Karpeev [and other], // Journal of Modern Optics, 2007. – Vol. 54, N. 6. – P.P. 833-844.
  4. Garitchev, V.P. et al. Experimental investigation of mode coupling in a multimode graded-index fiber, caused by periodic microbends using computer-generated spatial filters / V.P.Garitchev [and other],// Optics Communication, 1985. – Vol. 55, N 6. – PP. 403-405.
  5. Soifer, V.A., Laser beam mode selection by computer generated holograms / V.A.Soifer [and other] // CRC Press, 1994.
  6. Pavelyev, V.S. Design of on-fiber diffractive microrelief for efficient graded-index fiber excitation / V.S. Pavelyev [and other] // Optical Memory & Neural Networks (Information Optics), 2007. – Vol. 16, N 3. – PP. 159-166.
  7. Волоконно-оптический датчик охранной сигнализации / С.В. Карпеев, Н.Л. Казанский, В.С. Павельев, В.А. Сойфер // Патент РФ на полезную модель N 70390, 2006.
  8. Krivoshlykov, S.G. Functional Abilities and Sensitivity of Sensors Based on Multimode Gradient Fibres / S.G. Krivoshlykov, I.N. Sisakian //Quantum Electronics, 1987. – Vol. 14, N 3. – PP. 481-491.
  9. Голуб, М.А. Синтез пространственных фильтров для исследования поперечно-модового состава когерентного излучения / М.А. Голуб [и др.]// Квантовая электроника, 1982. – Т. 9 № 9. – С. 1866-1868.
  10. Methods for Computer Design of Diffractive Optical Elements // Edited by Victor A. Soifer – John Wiley & Sons, Inc. New York, USA, 2002.
  11. Karpeyev, S.V. DOE-aided analysis and generation of transverse coherent light modes in a stepped-index optical fiber / S.V. Karpeyev [and other] // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics), 2003. – Vol. 12, N 1. – PP. 27-34.
  12. Gavrilov, A.V. Selective excitation of step-index fiber modes / A.V. Gavrilov [and other] // SPIE Proceedings, 2006. – Vol. 6605. – PP. 660508-1–660508-6.
  13. Уваров, Г.В. Волоконно-оптические преобразователи на основе разделения поперечных мод // дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук, Куйбышев, 1988.
  14. Okoshi, T. Chapter 10. The Beam Propagation Method / T.Okoshi, S.Kitazawa // Analysis methods for electromagnetic wave problems. Editor E. Yamashita, Artech House, 1990.
  15. Lu, Y.Y. Some Techniques for Computing Wave Propagation in Optical Waveguides/ Lu Y.Y. // Communications in Computational Physics, 2006. – Vol. 1. – PP. 1056-1075.
  16. Методы компьютерной оптики // под ред. В.А. Сойфера, – М.: Физматлит, 2003.
  17. Huang, W. The Finite-Difference Vector Beam Propagation Method: Analysis and Assesment / W.Huang [and other] // J. of Lightwave Technology, 1992. – Vol. 10 (3).
  18. Stoffer, R. New true fourth-order accurate scalar beam propagation methods for both TE ans TM polarizations/ R. Stoffer [and other] // Optical and Quantum Electronics, 2000. – Vol. 32.
© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846 2) 332-56-22, факс: +7 (846 2) 332-56-20