Волоконная брэгговская решётка
Волоко́нная брэ́гговская решётка (ВБР) — распределённый брэгговский отражатель (разновидность дифракционной решетки), сформированный в светонесущей сердцевине оптического волокна. ВБР обладают узким спектром отражения, используются в волоконных лазерах, волоконно-оптических датчиках, для стабилизации и изменения длины волны лазеров и лазерных диодов и т. д.
Принцип действия
Спектральная избирательность отражения от волоконных брэгговских решетках обусловлена периодическим по длине изменением показателя преломления светонесущей сердцевины и обусловлена дифракцией на этих периодических оптических неоднородностях.
Пространственный период неоднородностей <math>\Lambda</math> подбирают таким образом, чтобы в отражались световые волны с нужной длиной волны. Если усреднённый по длине показатель преломления структуры <math>n</math>, то отражение будет наблюдаться при длинах волн:
- <math>\lambda_{B} = 2 n \Lambda</math>
Например, при длине периода структуры 530 нм наблюдается отражение на длине волны около 1540 нм. Для сравнения, у длиннопериодной волоконной решетки период составляет 100 мкм и более.
Характерная длина периодической структуры ВБР от 1 мм до нескольких см, то есть количество неоднородностей от тысячи до десятков тысяч. Относительное изменение показателя преломления от среднего порядка <math>10^{-4}</math>. Большое количество штрихов при малом изменении показателя преломления приводит к очень узкому спектру отражения — ширина спектра отражения обычно составляет доли нанометров.
Период структуры и, соответственно, длина волны отраженного света изменяется при механическом сжатии или растяжении волокна. Это явление используется в волоконно-оптических датчиках, например, в тензометрических измерениях и для перестройки в узких пределах длины волны лазера. Изменение температуры приводит к тепловому изменению длины структуры и также сдвигает спектр отражения, что может быть использовано в термометрах.
Технология изготовления
Плавлёный кварц, легированный оксидом германия (материал сердцевины оптического волокна) или легированный соединениями других химических элементов обладает свойством изменять показатель преломления материала под воздействием ультрафиолетового излучения (УФ). Периодическая пространственная структура УФ-излучения (интерференционные полосы) для создания брэгговской решётка в волокне формируется с помощью интерференции двух пучков УФ излучения, сфокусированных цилиндрической линзой в область сердцевины, в направлении, поперечном оси оптического волокна. Для этого пучок УФ лазера делится на 2 части.
Применяются различные методы создания ВБР: непосредственно с помощью фазовой маски, делением пучка с помощью фазовой маски или делительной пластинки и сведением с помощью дополнительных зеркал, а также с помощью интерферометра Ллойда. Для этого с участка оптоволокна, в котором создаётся ВБР, удаляется полимерное покрытие, поглощающее УФ излучение.
Для создания ВБР могут использоваться различные источники УФ-излучения (обычно лазеры): с генерацией второй гармоники непрерывного аргонового ионного лазера, эксимерные KrF и ArF УФ-лазеры, с генерацией четвёртой гармоники Nd:YAG-лазера.
Помимо интерференционного метода создания ВБР применяется формирование неоднородностй отдельными точками, при этом каждая неоднородность формируются последовательно остросфокусированным пучком излучения.
Показано, что кроме ультрафиолетовых лазеров могут применяться фемтосекундные лазеры (гармоники инфракрасных лазеров).
См. также
Напишите отзыв о статье "Волоконная брэгговская решётка"
Ссылки и литература
- Васильев С. А., Медведков О. И., Королев И. Г. и др. Волоконные решетки показателя преломления и их применения. Квант. электроника, 2005, 35 (12), 1085—1103 www.quantum-electron.ru/php/paper_rus.phtml?journal_id=qe&paper_id=13041
- Варжель С. В., Куликов А. В., Брунов В. С. [ntv.ifmo.ru/ru/article/3966/metod_ponizheniya_koefficienta_otrazheniya_volokonnyh_breggovskih_reshetok_s_pomoschyu_effekta_fotohromizma.htm Метод понижения коэффициента отражения волоконных брегговских решеток с помощью эффекта фотохромизма] — Статья. — Научно-технический вестник ИТМО — Январь-февраль 2012 — УДК 681.7.063
Отрывок, характеризующий Волоконная брэгговская решётка
Сражение началось канонадой с обеих сторон из нескольких сотен орудий.Потом, когда дым застлал все поле, в этом дыму двинулись (со стороны французов) справа две дивизии, Дессе и Компана, на флеши, и слева полки вице короля на Бородино.
От Шевардинского редута, на котором стоял Наполеон, флеши находились на расстоянии версты, а Бородино более чем в двух верстах расстояния по прямой линии, и поэтому Наполеон не мог видеть того, что происходило там, тем более что дым, сливаясь с туманом, скрывал всю местность. Солдаты дивизии Дессе, направленные на флеши, были видны только до тех пор, пока они не спустились под овраг, отделявший их от флеш. Как скоро они спустились в овраг, дым выстрелов орудийных и ружейных на флешах стал так густ, что застлал весь подъем той стороны оврага. Сквозь дым мелькало там что то черное – вероятно, люди, и иногда блеск штыков. Но двигались ли они или стояли, были ли это французы или русские, нельзя было видеть с Шевардинского редута.
Солнце взошло светло и било косыми лучами прямо в лицо Наполеона, смотревшего из под руки на флеши. Дым стлался перед флешами, и то казалось, что дым двигался, то казалось, что войска двигались. Слышны были иногда из за выстрелов крики людей, но нельзя было знать, что они там делали.
Наполеон, стоя на кургане, смотрел в трубу, и в маленький круг трубы он видел дым и людей, иногда своих, иногда русских; но где было то, что он видел, он не знал, когда смотрел опять простым глазом.
Он сошел с кургана и стал взад и вперед ходить перед ним.
Изредка он останавливался, прислушивался к выстрелам и вглядывался в поле сражения.
Не только с того места внизу, где он стоял, не только с кургана, на котором стояли теперь некоторые его генералы, но и с самых флешей, на которых находились теперь вместе и попеременно то русские, то французские, мертвые, раненые и живые, испуганные или обезумевшие солдаты, нельзя было понять того, что делалось на этом месте. В продолжение нескольких часов на этом месте, среди неумолкаемой стрельбы, ружейной и пушечной, то появлялись одни русские, то одни французские, то пехотные, то кавалерийские солдаты; появлялись, падали, стреляли, сталкивались, не зная, что делать друг с другом, кричали и бежали назад.
С поля сражения беспрестанно прискакивали к Наполеону его посланные адъютанты и ординарцы его маршалов с докладами о ходе дела; но все эти доклады были ложны: и потому, что в жару сражения невозможно сказать, что происходит в данную минуту, и потому, что многие адъютапты не доезжали до настоящего места сражения, а передавали то, что они слышали от других; и еще потому, что пока проезжал адъютант те две три версты, которые отделяли его от Наполеона, обстоятельства изменялись и известие, которое он вез, уже становилось неверно. Так от вице короля прискакал адъютант с известием, что Бородино занято и мост на Колоче в руках французов. Адъютант спрашивал у Наполеона, прикажет ли он пореходить войскам? Наполеон приказал выстроиться на той стороне и ждать; но не только в то время как Наполеон отдавал это приказание, но даже когда адъютант только что отъехал от Бородина, мост уже был отбит и сожжен русскими, в той самой схватке, в которой участвовал Пьер в самом начале сраженья.
Прискакавший с флеш с бледным испуганным лицом адъютант донес Наполеону, что атака отбита и что Компан ранен и Даву убит, а между тем флеши были заняты другой частью войск, в то время как адъютанту говорили, что французы были отбиты, и Даву был жив и только слегка контужен. Соображаясь с таковыми необходимо ложными донесениями, Наполеон делал свои распоряжения, которые или уже были исполнены прежде, чем он делал их, или же не могли быть и не были исполняемы.
Маршалы и генералы, находившиеся в более близком расстоянии от поля сражения, но так же, как и Наполеон, не участвовавшие в самом сражении и только изредка заезжавшие под огонь пуль, не спрашиваясь Наполеона, делали свои распоряжения и отдавали свои приказания о том, куда и откуда стрелять, и куда скакать конным, и куда бежать пешим солдатам. Но даже и их распоряжения, точно так же как распоряжения Наполеона, точно так же в самой малой степени и редко приводились в исполнение. Большей частью выходило противное тому, что они приказывали. Солдаты, которым велено было идти вперед, подпав под картечный выстрел, бежали назад; солдаты, которым велено было стоять на месте, вдруг, видя против себя неожиданно показавшихся русских, иногда бежали назад, иногда бросались вперед, и конница скакала без приказания догонять бегущих русских. Так, два полка кавалерии поскакали через Семеновский овраг и только что въехали на гору, повернулись и во весь дух поскакали назад. Так же двигались и пехотные солдаты, иногда забегая совсем не туда, куда им велено было. Все распоряжение о том, куда и когда подвинуть пушки, когда послать пеших солдат – стрелять, когда конных – топтать русских пеших, – все эти распоряжения делали сами ближайшие начальники частей, бывшие в рядах, не спрашиваясь даже Нея, Даву и Мюрата, не только Наполеона. Они не боялись взыскания за неисполнение приказания или за самовольное распоряжение, потому что в сражении дело касается самого дорогого для человека – собственной жизни, и иногда кажется, что спасение заключается в бегстве назад, иногда в бегстве вперед, и сообразно с настроением минуты поступали эти люди, находившиеся в самом пылу сражения. В сущности же, все эти движения вперед и назад не облегчали и не изменяли положения войск. Все их набегания и наскакивания друг на друга почти не производили им вреда, а вред, смерть и увечья наносили ядра и пули, летавшие везде по тому пространству, по которому метались эти люди. Как только эти люди выходили из того пространства, по которому летали ядра и пули, так их тотчас же стоявшие сзади начальники формировали, подчиняли дисциплине и под влиянием этой дисциплины вводили опять в область огня, в которой они опять (под влиянием страха смерти) теряли дисциплину и метались по случайному настроению толпы.
