Новости города БезФормата.Ru
Долгопрудный
Главные новости
 
Задать вопрос?

Разработано уникальное оптоволокно, сохраняющее свойствa светa

Учёные из МФТИ и ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН совместно с коллегами из Финляндии создали оптоволокно с экстремально большим размером сердцевины, сохраняющее когерентные свойства света. Соответствующая статья была опубликована в « Optics Express ». Данная разработка найдет применение при конструировании мощных импульсных оптоволоконных лазеров и усилителей, а также поляризационных сенсоров.

Вопрос сохранения характеристик света является краеугольным камнем, когда речь заходит об использовании оптоволокна. Существует два основных параметра, которые в ряде приложений необходимо сохранять: распределение интенсивности в поперечном сечении и поляризацию (характеристику направления колебания электрического или магнитного поля в плоскости перпендикулярной направлению распространения волны). В своей работе исследователям удалось добиться выполнения обоих этих условий.

«Исследование оптических волокон - одна из наиболее бурно развивающихся областей в оптике. За последнее десятилетие было придумано и осуществлено множество технологических решений. Так сегодня в Институте радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН мы можем создавать нити оптоволокна почти любой толщины с произвольной поперечной структурой. В данной работе внутри оптоволокна была создана строго определенная структура, различная по двум перпендикулярным осям, причем размеры этой структуры пропорционально изменяются по длине волокна. Такие решения по отдельности уже нашли широкое применение в производстве, и потому крайне важно продолжать разработки в этом направлении », - говорит один из соавторов, сотрудник ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, РКЦ и преподаватель МФТИ Василий Устимчик .

Оптоволокно представляет из себя вытянутую нить из стекла или прозрачного для света пластика. На первый взгляд это довольно простая система, однако на практике возникает ряд серьезных проблем, ограничивающих его применение. Первой проблемой являлось затухание сигнала в оптических линиях. Решение было придумано уже довольно давно, что позволило создавать оптоволоконную связь. Но связь - не единственная область, где можно и нужно использовать оптические волокна. Так на сегодняшний день одним из наиболее распространенных типов лазеров являются волоконные лазеры. В них, как и в других видах лазеров, есть резонатор - среда, которую свет многократно проходит в обоих направлениях. Ввиду геометрических параметров волоконного резонатора, пучок света на выходе может иметь лишь ряд строго определенных форм поперечного распределения интенсивности излучения, так называемых поперечных мод резонатора (рисунок 1). Естественным желанием является контролировать модовый состав света, причем на практике чаще всего ученые и инженеры желают получить лишь одну чистую фундаментальную моду (верхний левый угол рисунка 1), не изменяющуюся со временем.

Рисунок 1: Поперечное распределение интенсивности оптического излучения в модах оптического волокна.

Для поддержки одномодового режима работы, волокно должно состоять из сердечника и оболочки - материалов с разными показателями преломления, причем толщина внутренней части, по которой распространяется излучение, составляет, как правило, менее 10 микрометров.

При увеличении оптической мощности света, распространяющегося по волокну, растет и количество поглощаемой энергии, что приводит к изменению характеристик волокна, а именно, например, происходит неконтролируемое изменение показателя преломления в материале, из которого волокно изготовлено. Эти эффекты приводят к тому, что возникают паразитные нелинейные эффекты, дополнительные спектральные линии излучения и т.д, что в значительной степени ограничивает мощность передаваемых сигналов. Решением этой проблемы, которое использовали и авторы данной статьи, является вариация диаметра сердцевины и оболочки вдоль длины волокна (рисунок 2).

Рисунок 2: Диаметр внешней оболочки (по левой оси) и сердцевины (по правой оси) вдоль длины образцов. Фотография анизотропной поперечной структуры оптоволокна, состоящей из сердцевины, эллиптической первой оболочки и внешней оболочки (на нижнем графике).

При условии, что расширение волокна происходит адиабатическим образом, то есть достаточно медленно, можно сократить долю перекачиваемой в другие моды энергии до уровня ниже одного процента, даже при условии, что диаметр сердцевины волокна может достигать 100 мкм, что является очень большим размером для одномодовых волокон. При этом большой диаметр сердцевины и его нерегулярность по длине волокна увеличивают порог возникновения нелинейных эффектов.

Для решения второй задачи - сохранения поляризации, авторы сделали оболочку волокна анизотропной: внутренняя часть оболочки имеет различную ширину и высоту (имеет эллиптическую форму), что приводит к тому что скорость распространения света с различным направлением колебаний поля отличается. Процесс перекачки из одной поляризационной моды в другую при такой структуре волокна практически сходит на нет. В работе ученые показали, что длина пути света через волокно, при которой колебания разных поляризаций оказываются в противофазе - так называемая длина поляризационных биений - зависит от диаметра, и чем диаметр больше, тем меньше эта длина. Данная длина соответствует полному обороту состояния поляризации внутри волокна. То есть при вводе линейно поляризованного света в волокно, свет станет снова линейно поляризованным после прохождения именно этой длины по оптическому волокну. Возможность измерения данного параметра само по себе является свидетельством сохранения поляризации в волокне.

Рисунок 3: Длина поляризационных биений (фиолетовая линия по левой оси) и диаметр внешней оболочки (красная линия по правой оси) вдоль длины образцов.

Для исследования свойств, связанных с поляризацией света в волокне, использовались методы когерентной рефлектометрии в частотной области. Суть метода состоит в том, чтобы завести в волокно определенный световой сигнал и затем детектировать сигнал, рассеянный в материале оптоволокна в обратном направлении. Из отраженного сигнала можно извлечь значительное количество информации. Обычно данный метод используется для определения расположения дефектов и примесей внутри оптических волокон, но также он применим, для определения длины когерентности излучения и пространственного распределения длин поляризационных биений. Методы когерентной рефлектометрии широко применяется в индустрии для мониторинга состояния оптоволоконных линий. Однако характерной особенностью используемого метода является высокая разрешающая способность, с которой возможно осуществлять сбор данных, она составляет 20 микрометров вдоль длины волокна.

Заведующий специализацией кафедры Твердотельной электроники, радиофизики и прикладных информационных технологий МФТИ, член-корреспондент РАН, профессор, директор ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН Сергей Никитов , руководитель исследования, прокомментировал: «Созданные образцы оптоволокна продемонстрировали высокие результаты, что показывает возможность для дальнейшего развития подобных технологических решений. Они найдут применение не только в лазерных системах, но в волоконных датчиках - инструментах, в которых изменение поляризационных характеристик заранее известно в зависимости от внешних условий, таких как, например, температура, давление, биологические и другие примеси. Эти датчики в отличие от полупроводниковых имеют ряд преимуществ - не нуждаются в электропитании, могут проводить распределенное детектирование и имеют еще некоторые преимущества».

Последние новости Подмосковья по теме:
Разработано уникальное оптоволокно, сохраняющее свойствa светa

Разработано оптоволокно, сохраняющее свойства света - OpenDubna.Ru
Разработано оптоволокно, сохраняющее свойства света - Дубна
Ученые из МФТИ и ИРЭ РАН совместно с коллегами из Финляндии создали оптоволокно с экстремально большим размером сердцевины, сохраняющее когерентные свойства света.
09:21 24.06.2017 OpenDubna.Ru
Оптоволокно_моды.png - МФТИ
Разработано уникальное оптоволокно, сохраняющее свойствa светa - Долгопрудный
Учёные из МФТИ и ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН совместно с коллегами из Финляндии создали оптоволокно с экстремально большим размером сердцевины, сохраняющее когерентные свойства света.
12:01 23.06.2017 МФТИ
Экскурсия в будущее. Учащиеся школ Лосино-Петровского побывали в Щёлковском колледже - Городские вестиВ декабре прошедшего года состоялась поездка учащихся девятых классов школ городского округа в Щёлковский колледж.
19.01.2018 Городские вести
Зимнюю школу для участников олимпиады «Я — профессионал» откроют 1 февраля в Звенигороде - Звенигородские ведомостиПервого февраля в подмосковном Звенигороде откроют зимнюю школу для победителей отборочного этапа всероссийской олимпиады «Я – профессионал»,
19.01.2018 Звенигородские ведомости
Названы имена победителей муниципального конкурса «Педагог года – 2018» - Павлово-Посадские известияПо итогам двух этапов 24-го муниципального конкурса «Педагог года – 2018» звания «Учитель года-2018» удостоена преподаватель физики средней школы № 6 Олеся Чупилина.
19.01.2018 Павлово-Посадские известия
Во Фрязине открылся Компьютерный клуб для пенсионеров - Газета КлючВ городе Фрязино открылся первый Компьютерный клуб для пожилых людей Ксения Хромова.
19.01.2018 Газета Ключ
IMG_4353.jpg - Шахматная ФедерацияC 16 января на территории отеля Holiday Inn (Московская область, Виноградово) стартовала первая в истории Шахматной федерации Центрального федерального округа гроссмейстерская шахматная школа.
19.01.2018 Шахматная Федерация
Подать заявление на участие в ЕГЭ можно в Шатуре до 1 февраля включительно - Ленинская ШатураЗаявления на сдачу ЕГЭ уже подали 208 одиннадцатиклассников и 12 выпускников прошлых лет.
19.01.2018 Ленинская Шатура
«Человек, который вывел людей в космос» - урок истории, посвящённый 111-летию со дня рождения С.П. Королева - Комитет по культуре г.Королёва17 января в Центральной детской библиотеке состоялся урок истории для учащихся шестых классов «Человек, который вывел людей в космос», посвящённый 111-летию со дня рождения С.П.
19.01.2018 Комитет по культуре г.Королёва
Выпускники школ Красногорска получат водительские удостоверения вместе с аттестатом о среднем образовании - Красногорские вестиС 1 сентября прошлого года на базе учебных заведений городского округа Красногорск реализуется целевая комплексная программа «Взлетай».
19.01.2018 Красногорские вести
День Московской области - Правительство Московской областиИсточник: Пресс-служба Губернатора Московской области На 50% увеличилось количество именных стипендий губернатора Подмосковья в 2018 году, из областного бюджета на эти цели выделено девять миллионов рублей,
19.01.2018 Правительство Московской области
Победителей всероссийского конкурса учителей русского языка наградили в институте ЛИНК в Жуковском - Авиаград ЖуковскийДва учителя русского языка из Жуковского стали победителями Всероссийского конкурса «Преподаватель русского языка-2017», сообщил директор Центра спецпроектов МИМ ЛИНК Михаил Корытный.
18.01.2018 Авиаград Жуковский
Алмазная профессия - Городской ритмВ Москве на улице Смольной находится Колледж предпринимательства №11. Это уникальное учебное заведение, единственное в стране, где учат огранщиков алмазов.
19.01.2018 Городской ритм
Региональный научно-практический семинар состоялся в Семеновской СОШ - Ступинская панорамаПресс-служба Администрации городского округа Ступино 17 января 2018 года в МБОУ "Семёновская средняя общеобразовательная школа" состоялся региональный научно-практический семинар "Здоровьесберегающие технологии в школ
19.01.2018 Ступинская панорама
Победителей конкурса учителей русского языка России наградили в институте ЛИНК в Жуковском - Авиаград Жуковский
Победителей конкурса учителей русского языка России наградили в институте ЛИНК в Жуковском
Два учителя русского языка из Жуковского стали победителями конкурса «Преподаватель русского языка-2017», сообщил директор Центра спецпроектов МИМ ЛИНК Михаил Корытный.
Авиаград Жуковский
Техническое творчество: в Реутове растят юных Кулибиных - Газета Реут
Техническое творчество: в Реутове растят юных Кулибиных
«От идеи к эксперименту» - один из главных принципов работы детской лаборатории в Реутове Детская фантазия не имеет границ.
Газета Реут
Подать заявление на участие в ЕГЭ можно в Шатуре до 1 февраля включительно - Ленинская Шатура
Подать заявление на участие в ЕГЭ можно в Шатуре до 1 февраля включительно
Заявления на сдачу ЕГЭ уже подали 208 одиннадцатиклассников и 12 выпускников прошлых лет.
Ленинская Шатура
Подросток напал на школу в Бурятии с ножом и топором - РТВ-ПодмосковьеПострадали шесть детей и учительница Cемь человек пострадали в школе в Бурятии, где подросток напал на учеников и учительницу с ножом и топором.
19.01.2018 РТВ-Подмосковье
Разыскиваются очевидцы смертельного ДТП в Рузском округе - Красное знамяСотрудники ГИБДД ищут очевидцев ДТП, произошедшего 5 января в 20 часов 45 минут на дороге Руза – Можайск вблизи деревни Тишино, чтобы установить все обстоятельства трагедии.
19.01.2018 Красное знамя
На ножах: Школьник напал на учеников и учителя. Опять?! - E-vanteevka.RuВ Улан-Удэ подросток устроил поножовщину и попытался поджечь школу Фото: @khalikov1957  Жуткая серия школьных трагедий произошла на этой неделе.
19.01.2018 E-vanteevka.Ru
Мошенника, ограбившего жительницу Орехово-Зуева, задержали по горячим следам - Орехово-Зуевская правда
Мошенника, ограбившего жительницу Орехово-Зуева, задержали по горячим следам
Полицейские задержали по горячим следам ранее судимого жителя Егорьевского района, ограбившего в Орехово-Зуеве одну из местных жительниц, подозреваемый взят под стражу,
Орехово-Зуевская правда
Житель Рузского округа убил мужчину по неосторожности - Красное знамя
Житель Рузского округа убил мужчину по неосторожности
10 января в Тучковский отдел полиции поступило сообщение о том, что в деревне Поречье вблизи очистных сооружений найден труп мужчины.
Красное знамя
В селе Середа горокруга Шаховская угнали автомобиль - Шаховские вести
В селе Середа горокруга Шаховская угнали автомобиль
Автомобиль Mazda 6 стоимостью 1,3 миллиона рублей похитили в городском округе Шаховская.
Шаховские вести
В Подмосковье снизился уровень младенческой и материнской смертности - Коломенская правдаВладимир Путин посетил Центр материнства и детства в Коломне.
19.01.2018 Коломенская правда
Глава минэкологии торжественно открыл благоустроенные родники в Рузе - Министерство экологии МОВ канун праздника Крещения Господня в Рузском городском округе открыли два благоустроенных родника.
19.01.2018 Министерство экологии МО
Очередной краеведческий сборник планируют издать в Пушкино в марте - Газета МаякОчередной краеведческий сборник планируют издать в Пушкино в марте, сообщил Пушкинскому информагентству председатель Пушкинской районной организации Союза краеведов России, заслуженный работник культуры России Василий Панченков.
19.01.2018 Газета Маяк
Мороз и метель – веселью не помеха! - Павлово-Посадские известия
Мороз и метель – веселью не помеха!
Афиша учреждений культуры г.о. Павловский Посад на ближайшую неделю – с 19 по 25 января.
Павлово-Посадские известия
Песни от Жар-птицы в Красногорске - Красногорские вести
Песни от Жар-птицы в Красногорске
Юбилейный концерт заслуженной артистки России певицы Елены Калашниковой в Красногорске в ДК «Подмосковье» стал ярким и красивым подарком, завершившим череду новогодних праздников в городском округе Красногорск.
Красногорские вести
Фотовыставка Сергея Воронина «Православные мы» открылась в пущинском музее - Пущинская среда
Фотовыставка Сергея Воронина «Православные мы» открылась в пущинском музее
В Пущинском музее экологии и краеведения 16 января представил персональную фотовыставку «Православные мы» Сергей Воронин.
Пущинская среда
Новый автозаправочный комплекс появится в Пушкино до конца 2019 года - Газета МаякПять новых современных автозаправочных комплексов появятся в Пушкино, Долгопрудном, Подольске и Одинцовском районе Подмосковья,
19.01.2018 Газета Маяк
Егорьевские КВНщики вернулись из Сочи - Егорьевский Курьер№ 3 от 17 января 2018 г. Честь родного города они с успехом защитили на международном фестивале В длинные январские каникулы кто-то смотрел телевизор и доедал салаты,
19.01.2018 Егорьевский Курьер
Подписание документов - Правительство Московской областиИсточник: Пресс-служба Губернатора Московской области Президент России Владимир Путин и губернатор Подмосковья Андрей Воробьев посетили с рабочей поездкой Коломну,
19.01.2018 Правительство Московской области
Мострансавто расширяет маршрутную сеть - Долгие Пруды
Мострансавто расширяет маршрутную сеть
По итогам конкурсных процедур с начала года региональный перевозчик «Мострансавто» начал обслуживание еще 13 подмосковных маршрутов в Химках, Серпухове, Истре, Волоколамске, Домодедове и Щелкове.
Долгие Пруды
В Химках стартовал биатлонный сезон - Химские новости
В Химках стартовал биатлонный сезон
64 воспитанника химкинской «Спортивной школы по зимним видам спорта» попробовали свои силы в рамках I тура Кубка по пневматическому биатлону.
Химские новости
Егорьевские школьники начали сдавать ГТО - Егорьевский Курьер
Егорьевские школьники начали сдавать ГТО
№ 3 от 17 января 2018 г. Сдача нормативов Всероссийского физкультурно-­спортивного комплекса «Готов к труду и обороне» уже становится полезной привычкой – учащиеся школ проходят тестирование третий год подряд.
Егорьевский Курьер
Павловопосадцы приняли участие в крещенских купаниях - Павлово-Посадские известияПразднование православного Крещения известно во всём мире обычаем купания в ледяных купелях.
19.01.2018 Павлово-Посадские известия
Глава минэкологии торжественно открыл благоустроенные родники в Рузе - Министерство экологии МОВ канун праздника Крещения Господня в Рузском городском округе открыли два благоустроенных родника.
19.01.2018 Министерство экологии МО
Выставка в библиотеке - Газета ФактЖить можно, веря и не веря: По вере – всё иль ничего. Но в небеса откроет двери Воды крещенской волшебство.
19.01.2018 Газета Факт
Глава округа поздравил со столетием одну из коломенских долгожительниц - Коломенская правдаСтолетний юбилей отметила коломчанка Мария Федоровна Лазарева. Поздравить ее со столь значимой датой приехали глава Коломенского городского округа Денис Лебедев, начальник управления социальной защиты Сергей Сальников,
19.01.2018 Коломенская правда
Роспотребнадзор в Клину выявлял фальсификат в молочной продукции - Серп и МолотКак рассказала нам заместитель начальника Солнечногорского Территориального отдела Управления Роспотребнадзора по Московской области Екатерина Тамбовцева,
19.01.2018 Серп и Молот