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
Школьников зовут на экологический фестиваль - OpenDubna.RuВ рамках Года экологии в Московской области 30 ноября в Ивантеевке пройдет областной творческий школьный фестиваль «Вернем Земле ее цветы!».
18.11.2017 OpenDubna.Ru
Экологический урок в Рузе - Правительство Московской областиИсточник: ©, пресс-служба администрации Рузского городского округа Экологический урок провели в гимназии Рузы, ученики узнали о том, как правильно обращаться с опасными отходами и ответили на ряд вопросов по экологии,
18.11.2017 Правительство Московской области
Будущим школьникам рассказали, как самостоятельно передвигаться из дома на учебу и обратно - ТК КварцФото: ОГИБДД УМВД России по г.о. Подольск Будущие дошколята из детского сада № 39 пообщались с сотрудниками ГИБДД.
18.11.2017 ТК Кварц
Микрофон в зрительном зале - Правительство Московской областиИсточник: Фотобанк Московской области, Александр Кожохин Более 70 участников из 20 городов Подмосковья приехали для участия в Московском областном открытом вокальном фестивале-конкурсе «Поклонимся великим тем годам»,
18.11.2017 Правительство Московской области
Растения в оранжерее - Правительство Московской областиИсточник: Фотобанк Московской области Преподаватели школы № 29 в Подольске создали проект и начали строить уникальную автономную оранжерею на возобновляемых источниках энергии,
18.11.2017 Правительство Московской области
Подольские школьники готовят к запуску космический спутник - ТК КварцФото: ТВ "Кварц" Первый космический спутник готовят к запуску учащиеся 29-й школы.
18.11.2017 ТК Кварц
Школьники на лекции - Правительство Московской областиИсточник: ©, пресс-служба администрации городского округа Химки В Пущине 18 ноября пройдет XIX экологическая научно-практическая конференция школьников «Экополис – город будущего 2017»,
18.11.2017 Правительство Московской области
В назидание потомкам - Люберецкая газетаКапсулу с посланием к потомкам от первых выпускников Люберецкой средней общеобразовательной школы № 9 торжественно вскрыли на прошлой неделе.
18.11.2017 Люберецкая газета
Молодежь против экстремизма и терроризма - ГГХПИ15 ноября 2017 г. в Гжельском государственном университете состоялся студенческий межвузовский форум против экстремизма и терроризма «Терроризму – нет!».
18.11.2017 ГГХПИ
Школьников зовут на экологический фестиваль - OpenDubna.RuВ рамках Года экологии в Московской области 30 ноября в Ивантеевке пройдет областной творческий школьный фестиваль «Вернем Земле ее цветы!».
18.11.2017 OpenDubna.Ru
Работа в офисе - Правительство Московской областиИсточник: Фотобанк Московской области, Александр Кожохин Победителей областного конкурса социальных проектов и инициатив по профилактике безнадзорности и правонарушений несовершеннолетних наградили в Подмосковье,
17.11.2017 Правительство Московской области
Молодежь против экстремизма и терроризма - ГГХПИ15 ноября 2017 г. в Гжельском государственном университете состоялся студенческий межвузовский форум против экстремизма и терроризма «Терроризму – нет!».
18.11.2017 ГГХПИ
В назидание потомкам - Люберецкая газета
В назидание потомкам
Капсулу с посланием к потомкам от первых выпускников Люберецкой средней общеобразовательной школы № 9 торжественно вскрыли на прошлой неделе.
Люберецкая газета
День открытых дверей в УМВД для старшеклассников и студентов колледжа - Копейка
День открытых дверей в УМВД для старшеклассников и студентов колледжа
16 ноября в здании УМВД России по Сергиево-Посадскому району для старшеклассников общеобразовательных школ и студентов Сергиево-Посадского колледжа состоялся день открытых дверей.
Копейка
И школа изменится! - Дмитровский вестник
И школа изменится!
​​​​​​​Уникальные тренинги по курсу «Стратегические сессии. Образование 2020.
Дмитровский вестник
Как стало известно редакции lubernet.ru, в городском округе Котельники около 16:00 произошло нападение гражданки одной стран ближней Азии на двух школьниц, которые находились на территории детской площадки,
18.11.2017 LuberNet.Ru
В Королеве собаки загрызли пенсионерку - E-vanteevka.RuПожилая женщина скончалась от укусов собак, возбуждено уголовное дело.
17.11.2017 E-vanteevka.Ru
В серьёзных ДТП пострадали водители и пассажир - КопейкаЗа период, с 10 по 17 ноября текущего года сотрудниками отдела ГИБДД УМВД России по Сергиево-Посадскому району зарегистрировано 66 ДТП с материальным ущербом, а также три происшествия в которых пострадали люди.
17.11.2017 Копейка
Подозреваемую в хранении и сбыте гашиша задержали в Дмитровском районе - Дмитровский вестник
Подозреваемую в хранении и сбыте гашиша задержали в Дмитровском районе
Сотрудники отдела по контролю за оборотом наркотиков возле одного из домов в селе Куликово в Дмитровском районе Подмосковья задержали 39-летнюю местную жительницу, подозреваемую в сбыте наркотических средств,
Дмитровский вестник
Самые крупные взрывы бытового газа в регионах России начиная с 2000 года - Орехово-Зуевская правда
Самые крупные взрывы бытового газа в регионах России начиная с 2000 года
В Ижевске 9 ноября из-за взрыва бытового газа обрушилась часть жилого девятиэтажного дома, о других аналогичных крупнейших случаях обрушения домов — в справке Коммерсантъ-Online Автор фотографии:
Орехово-Зуевская правда
Взрыв газа произошел на газораспределительной станции в Щурове - Коломенская правда
Взрыв газа произошел на газораспределительной станции в Щурове
Сегодня днем в микрорайоне Ларцевы Поляны произошел хлопок газовоздушной смеси в одноэтажном кирпичном здании газораспределительной станции.
Коломенская правда
DSC08623 - OdiNews.RuПоводом для сокращения расходов на культуру стал, как ни странно, портал для помощи жителям «Добродел».
19.11.2017 OdiNews.Ru
Концертные программы к Дню матери, эко-путешествия и многое другое - За новую жизньДетская библиотека-филиал МБУК ЦБС 22 ноября  в 14 часов, читальный зал — встреча работников библиотеки с обучающимися образовательных учреждений и презентация конкурса «Живая классика».
19.11.2017 За новую жизнь
Рок для своих - Красногорские вестиРок для своих 18 ноября в Красногорске в доме культуры «Опалиха» состоялся рок-фестиваль, участниками которого, как обещали организаторы, должны были стать музыкальные коллективы: ГринБит, Haru, Soundtrack, Spofch,
18.11.2017 Красногорские вести
Организм всегда должен находиться в боевой готовности - Люберецкая газета
Организм всегда должен находиться в боевой готовности
Зрительскую любовь Андрей Финягин завоевал давно. В кино он талантливо играет как порядочных людей и сердцеедов, так и редкостных негодяев и подлецов.
Люберецкая газета
Красота случается нечаянно… - Люберецкая газета
Красота случается нечаянно…
В Люберецкой центральной библиотеке имени Сергея Есенина на днях собрались друзья и самые преданные поклонники творчества ветерана радиожурналистики – Заслуженного работника культуры Российской Федерации,
Люберецкая газета
Дайджест мероприятий на выходные 18 и 19 ноября и последующую неделю в Звенигороде - Звенигородские ведомости
Дайджест мероприятий на выходные 18 и 19 ноября и последующую неделю в Звенигороде
Редакция «ЗВ» составила дайджест интересных событий, которые пройдут в Звенигороде в выходные дни выходные 18 и 19 ноября, а также на последующую рабочую неделю.
Звенигородские ведомости
Последняя домашняя игра года принесла три очка - ФК ХимкиСегодня вечером красно-черные завершили домашние матчи 2017 года победой над томской «Томью» со счетом 3:1.
18.11.2017 ФК Химки
Открытый турнир по художественной гимнастике состоялся в Орехово-Зуеве 17 ноября - Орехово-Зуевская правдаОткрытый турнир Московской области по художественной гимнастике на Кубок В.А.
18.11.2017 Орехово-Зуевская правда
Николай Богомолов: «Нам нужна была любая победа, не важно с каким счетом» - ХК ХимикПосле серии неудач воскресенской ледовой дружины, капитан «Химика» Николай Богомолов коротко и емко передал настроение коллектива: «Стыдно за такую игру.
18.11.2017 ХК Химик
В Нахабине прошел турнир округа Красногорск по каратэ - Красногорские вести
В Нахабине прошел турнир округа Красногорск по каратэ
В турнире зарегистрировались 155 спортсменов, но многие соревновались в нескольких дисциплинах, поэтому участников было больше – 344.
Красногорские вести
Болеем за дмировчан! - Дмитровский вестник
Болеем за дмировчан!
18-19 ноября в Инсбруке (Австрия) пройдет первый этап Кубка мира по санному спорту.
Дмитровский вестник
Хоккей с мячом: проверка чемпионом страны - Красногорские вести
Хоккей с мячом: проверка чемпионом страны
В Красногорске на стадионе «Зоркий» 18 ноября красногорская ледовая дружина принимала хабаровский  «СКА-Нефтяник» , действующего чемпиона страны, и уступила – 2:6.
Красногорские вести
Больше хорошей техники – чище дороги - Газета ФактГубернатор Московской области Андрей Воробьев 16 ноября вручил ключи от 165 единиц специализированной дорожной техники руководителям филиалов ГБУ МО «Мосавтодор».
17.11.2017 Газета Факт
Сезон благоустройства-2017 - Красное знамя1415 дворов приведено в порядок 3000 км дорог отремонтировано 75 тысяч машино-мест обустроено Московская область – первый регион в России, где жители имеют право участвовать в выборе дороги,
17.11.2017 Красное знамя
Подмосковным рентгенологам рассказали про современные методы диагностики - Долгие ПрудыВ Подмосковье на базе Московского областного онкологического диспансера в Балашихе завершился цикл обучения врачей-маммологов, в рамках которого специалистам рассказали про современные методы диагностики рака молочной железы.
17.11.2017 Долгие Пруды
Люберчане смогут воспользоваться льготами на автобусный маршрут №7 - Люберецкая панорамаЛЮБЕРЦЫ. 17 ноября. INLUBERTSY.RU – С 1 января 2018 года жители Люберец смогут воспользоваться льготным проездом на маршруты - № 7 «ст.
17.11.2017 Люберецкая панорама
В Подмосковье запретили высаживать детей-безбилетников - Вести-МоскваВодителям подмосковных рейсовых автобусов запретили высаживать детей-безбилетников.
17.11.2017 Вести-Москва