Волоконно-оптические устройства технологического назначаения

Предисловие................................................................................ 8

Введение ...................................................................................... 9

1. Плоские световые волны

1.1. Волновое уравнение для безграничной среды................. 11

1.2. Решение волнового уравнения — плоские волны............ 12

1.3. Гармонические плоские волны ........................................... 13

1.4. Распространение плоской волны в произвольном

направлении ............................................................................... 14

1.5. Поляризация плоских электромагнитных волн ............... 16

2. Основные элементы теории и техники волоконно-

оптических устройств и систем

2.1. Основные характеристики оптического излучения ........ 20

2.2. Общие достоинства волоконных световодов .................. 23

2.3. Преобразование физической величины в волоконно-

оптических датчиках .................................................................. 24

2.4. Основные параметры ВОД .................................................. 27

3. Оптические элементы волоконно-оптических датчиков

3.1. Градиентные линзы ............................................................... 30

3.2. Делители и сумматоры световых пучков .......................... 32

3.3. Поляризаторы ....................................................................... 33

3.4. Фазовые пластинки ............................................................. 35

3.5. Оптические изоляторы ........................................................ 36

3.6. Модуляторы света ................................................................ 38

3.7. Устройства сдвига частоты света ....................................... 41

3.8. Некоторые интегрально-оптические компоненты .......... 42

3.9. Волоконные световоды ........................................................ 48

4. Волоконно-оптические датчики с волокном

в качестве линии передачи

4.1. Принцип построения ............................................................. 61

4.2. Модуляция параметров световых волн

и используемые для этого эффекты .......................................... 62

4.3. Амплитудные датчики (датчики на основе изменения

интенсивности света) .................................................................. 64

4.4. Поляризационные датчики ................................................. 78

4.5. Датчики на основе сдвига частоты света ......................... 85

5. Волоконно-оптические датчики с волокном

в качестве чувствительного элемента

5.1. Деление по способу модуляции .......................................... 90

5.2. ВОД не интерферометрического типа ............................... 90

5.3. Волоконно-оптические интерферометрические.

датчики ......................................................................................... 98

6. Датчики на основе волоконно-оптических брэгговских

решеток

6.1. Методы формирования волоконно-оптических

брэгговских решеток ................................................................... 121

6.2. Длиннопериодные волоконные решетки

и методы их изготовления ........................................................... 124

6.3. Источники излучения, используемые

для индуцирования волоконных решеток ................................ 126

6.4. Фоточувствительные стекла ................................................ 127

6.5. Информативные параметры отклика волоконно-

оптических брэгговских решеток .............................................. 129

6.6. Отклик волоконно-оптических брэгговских решеток

на воздействия ............................................................................. 130

6.7. Обработка спектров сигналов в волоконно-

оптических брэгговских решетках ............................................ 132

6.8. Обработка сигналов волоконно-оптических

брэгговских решеток управляемыми

спектральными фильтрами ........................................................ 133

6.9. Разделение вкладов изменения температуры и упругих

деформаций в датчиках на основе брэгговских решеток .... 135

7. Волоконно-оптические гироскопы

7.1. Гироскоп как элемент инерциальных

навигационных систем ............................................................... 138

7.2. Принцип действия оптического гироскопа ....................... 139

7.3. Предельные возможности измерения

угловой скорости ......................................................................... 142

7.4. Методы повышения чувствительности волоконно-

оптических гироскопов ............................................................... 143

7.5. Повышение стабильности волоконно-оптических

гироскопов..................................................................................... 147

7.6. Факторы, ограничивающие разрешающую

способность волоконно-оптических гироскопов ................... 148

7.7. Волоконно-оптические гироскопы

компании «Оптолинк» ................................................................. 148

8. Распределенные волоконно-оптические датчики

и измерительные системы

8.1. Классификация волоконно-оптических

измерительных систем ................................................................ 154

8.2. Квазираспределенные волоконно-оптические

датчики .......................................................................................... 155

8.3. Волоконно-оптические датчики на основе эффектов

рассеяния света ........................................................................... 157

8.4. Метод оптической импульсной временной

рефлектометрии ........................................................................... 166

8.5. Распределенные волоконно-оптические

измерительные системы .............................................................. 173

9. Волоконно-оптические лазеры

9.1. Достоинства волоконно-оптических лазеров .................... 176

9.2. Особенности конструкции непрерывных волоконных

лазеров .......................................................................................... 176

9.3. Мощные непрерывные волоконные лазеры........................ 178

9.4. Характеристики современных волоконно-

оптических лазеров российского производства ..................... 181

9.5. Волоконные рамановские лазеры ....................................... 183

9.6. Применение волоконных лазеров в медицине .................. 188

Заключение..................................................................................... 192

Список литературы ...................................................................... 193

Список основных сокращений и обозначений ........................ 196