Типы фоточувствительности в германосиликатных световодах. Решетки в световодах, подвергнутых водородной обработке

Решетки в световодах, подвергнутых водородной обработке. При рассмотрении решеток, индуцированных в подвергнутых водородной обработке ВС, по-видимому, следует говорить о самостоятельном типе фоточувствительности. Под действием УФ облучения молекулярный водород встраивается в сетку германосиликатного стекла, разрывая регулярные связи и модифицируя структурные дефекты. Этот процесс сопровождается образованием структурных групп 81 - ОН, Ое - ОН, Ое -Ни Н₂О [124,125].

Дозная зависимость при записи решеток с водородом в ВС с низкой концентрацией германия напоминает степенную зависимость, наблюдающуюся для решеток типа I, однако абсолютная величина наведенного ПП при этом обычно на порядок выше.

 

26. Температурная стойкость УФ индуцированных волоконных решеток.

Под действием высоких температур (300 - 600°С) решетка фотоиндуцированного ПП распадается, причем фоточувствительность в отожженных местах ВС восстанавливается до ее исходного значения. Исследование температурной стойкости наведенного ПП позволяет рассчитывать спектральные характеристики решеток и динамику их изменения при долговременной эксплуатации фотоиндуцированных структур в различных условиях. Последнее обстоятельство является весьма важным для практического использования решеток, особенно в приложениях, связанных с их периодическим или постоянным нагревом, в частности в системах измерения высоких температур.

В ряде работ было показано, что температурная стойкость решеток зависит от многих факторов, таких как тип ВС, способ его обработки, тип решетки, доза облучения и др. Кроме того, оказалось, что температурное воздействие может приводить к формированию решеток нового типа - «химических решеток».

Для описания температурного отжига наведенного ПП наиболее широко используется подход, развитый в работе. В нем предполагается, что фотоиндуцированные изменения, произошедшие в сетке стекла под действием УФ излучения, имеют некоторое распределение плотности потенциальных барьеров обратного перехода. Под этими изменениями обычно подразумевают трансформацию отдельных дефектных центров или переключение связей в регулярной сетке стекла, в результате чего образуются термодинамически неравновесные конфигурации, которые для возвращения в исходное равновесное состояние должны преодолеть определенный энергетический барьер E. Распределение населенности фотоиндуцированных конфигураций характеризуется функцией g(E). В силу их различного локального окружения в сетке стекла вариация высоты энергетического барьера (ширина функции g(E)) довольно велика (~ 1 эВ). Естественно, что чем выше барьер, тем большую температурную стабильность имеет фотоиндуцированное состояние и связанное с ним изменение ПП стекла.

Степень распада фотоиндуцированных состояний зависит от температуры Т и времени t, в течение которого стекло находилось при этой температуре. Для учета всей тепловой предыстории исследуемого образца удобно ввести понятие граничной, или демаркационной, энергии Ed, которая выражается соотношением:

Ed = кТ ln(ν₀t),

где к -постоянная Больцмана; ν₀ - частотный фактор, по порядку величины равный частоте колебаний в сетке стекла 10¹³ Гц. Демаркационная энергия в данном случае представляет собой некоторый граничный уровень энергии, разделяющий отожженные и неотожженные состояния. Резкость границы, разделяющей эти состояния, составляет величину порядка кТ (в рассматриваемом нами диапазоне температур это менее 0.1 эВ), малую в сравнении с шириной распределения g(E).

Знание распределения g(E) позволяет рассчитать величину распада наведенного ПП при произвольном отжиге ВС, если известно текущее значение Ed. Таким образом, для полного описания процесса распада фотоиндуцированного ПП необходимо знать g(E) и ν₀. Эти величины могут быть определены путем построения так называемой базовой кривой, дифференцирование которой по Ed позволяет найти g(E). Базовая кривая представляет собой функцию распада наведенного ПП, построенную в зависимости от демаркационной энергии, и может быть получена с привлечением различных режимов отжига.

Экспериментальные методы исследования температурной стойкости решеток основаны на том, что одна или несколько идентичных решеток подвергаются определенному тепловому воздействию, после чего регистрируются изменения их спектральных свойств. Как правило, используются методы изотермического и изохронного отжига, а также метод линейного нагрева с различными скоростями. Последний подход представляется наиболее удобным для получения количественных характеристик термоиндуцированного распада наведенного ПП. Он позволяет за относительно небольшое время и с высокой точностью определить необходимые значения, выполнив отжиг двух-трех идентичных решеток.

На рис. 1 приведены зависимости амплитуды модуляции наведенного ПП, нормированные на исходное значение этой величины при 25 °С, полученные при линейном отжиге ВБР со скоростью нагрева 0.25 °С/с для различных типов фотоиндуцированных решеток.

Рис. 1 Кривые отжига наведенного ПП в режиме линейного нагрева со скоростью 0.25 °С/с для ВБР различных типов.

Видно, что наименьшую температурную стойкость при относительно невысоких температурах (менее 800 °С) имеет решетка, записанная в ВС после его водородной обработки. Вместе с тем наведенный ПП в решетках этого типа сохраняется вплоть до 1000 °С и, более того, после полного температурного стирания решетка вновь возникает при температурах свыше 1000 °С. Полученная таким способом решетка нового типа называется «химической», т. к. ее образование вызвано диффузией водородсодержащих

групп, эффективно проходящей при столь высоких температурах.

Характерной особенностью решеток типа I является наличие обратимого изменения наведенного ПП в области температур 100-300 °С (см. рис.1) и довольно сложное поведение кривой отжига, характеризующееся несколькими участками с различными наклонами. При умеренных температурах (ниже 700 °С) решетки типа I превосходят по термостойкости решетки, записанные с использованием водорода. Вместе с тем наиболее устойчивыми при этих температурах являются решетки типа 11а, которые практически не изменяют параметров до температуры 600 °С, а затем быстро отжигаются в интервале температур 600 - 800 °С.

27. Применение волоконных брэгговских решеток. ВРБ и ДПВР в системах волоконно-оптической связи.

Фотоиндуцированные волоконные решетки ПП находят широкое применение в различных устройствах волоконной оптики. Прежде всего они используются в качестве спектрально-селективных элементов в системах волоконно-оптической связи, в различных типах волоконных лазеров и усилителей, а также в системах измерения физических величин.

Брэгговские и длиннопериодные решетки в системах волоконно-оптической связи. Постоянно растущая потребность в увеличении скорости передачи информации, связанная с развитием средств телекоммуникаций, увеличением информационных потоков, ростом глобальных информационных систем и баз данных, а также с расширением числа пользователей, привела к тому, что волоконно-оптические линии связи стали разрабатываться с применением спектрального мультиплексирования оптических каналов (WDM). В настоящее время уже разработаны соответствующие стандарты линий связи с повышенной спектральной плотностью каналов (DWDM), устанавливающие расстояние по частоте между соседними каналами 50 ГГц (около 0.4 нм). В экспериментальных линиях связи скорость передачи по одному каналу превышает 40 Гбит/с, в то время как общее их число достигает 200. Общая скорость передачи информации в такой линии связи составляет 8 Тбит/с и более.

Очевидно, что для успешной работы таких линий связи требуются устройства ввода/вывода отдельных спектральных каналов, которые могут быть успешно реализованы на основе ВБР. Одна из возможных схем такого селектора оптического канала с длиной волны _N, построенная на основе брэгговской решетки с высоким коэффициентом отражения и двух оптических циркуляторов, приведена на рис.1.

 

Рис.1. Оптическая схема устройства для ввода/вывода заданного спектрального канала в волоконно-оптической линии связи.

Факторами, ограничивающими применение ВБР в этом случае, являются наличие боковых максимумов в спектре решетки (см. рис.3), а также оптические потери, вызванные возбуждением мод оболочки на структуре решетки.

Для подавления боковых максимумов применяют аподизацию ВБР. Ряд подходов был предложен и для подавления резонансного возбуждения оболочечных мод, что позволило снизить указанные потери до уровня менее 0.1 дБ.

Одним из факторов, ограничивающих скорость передачи информации в современных линиях связи, является хроматическая дисперсия ВС, которая вызывает уширение и даже перекрытие несущих информацию лазерных импульсов. В стандартных ВС на длине волны 1.55 мкм дисперсия групповых скоростей составляет около 17 пс*нм^-1* км^-1, поэтому, несмотря на низкие потери стандартных ВС (~ 0.2 дБ/км), при скорости передачи 40 Гб/с расстояние, на которое можно передать информацию, не превышает 10 км. Для того чтобы увеличить это расстояние при использовании уже проложенных ВС, необходимо компенсировать их дисперсию.

Это можно осуществить с помощью компактного волоконного элемента, каковым является ВБР с переменным периодом (чирпированная ВБР). Такая решетка способна вносить определенную временную задержку между спектральными компонентами импульса (рис.2) и таким образом восстанавливать исходную форму импульса.

Рис. 2. Оптическая схема компенсатора дисперсии, построенного на основе ВБР с переменным периодом.

 

Как правило, для компенсации дисперсии требуются решетки большой длины, которые записываются через фазовую маску. В настоящее время уже получены качественные решетки длиной свыше 1м. Достигнутая дисперсия в решетках с переменным периодом более 1000пс/нм позволяет компенсировать уширение импульсов на 50-километровом отрезке стандартной волоконно-оптической линии на длине волны 1.55 мкм.

Для передачи информации на большие расстояния помимо компенсации дисперсионного расплывания импульсов нужно усиливать оптический сигнал. Как правило, через каждые 50-100 км линии связи (на длине волны 1.55 мкм) для усиления сигнала используются эрбиевые волоконные усилители. Ясно, что для одновременного усиления нескольких параллельных оптических каналов коэффициент усиления по длине волны в используемом спектральном диапазоне должен быть почти постоянным (как правило, его вариации не должны превышать нескольких десятых децибела). К сожалению, эрбиевые усилители имеют значительно большие спектральные вариации коэффициента усиления, которые зависят от многих факторов, таких как концентрация ионов эрбия и его локальное окружение, длина волны и интенсивность накачки усилителя, длина активного ВС и др. Использование волоконных решеток позволяет модифицировать спектр усиления, сделав его более гладким, или исправить нежелательные спектральные искажения, возникшие после усиления сигналов. Подробный обзор применения волоконных решеток для этой цели приведен в работе. Отметим лишь, что для выравнивания спектра усиления могут использоваться ВБР с перпендикулярными и наклонными по отношении к оси ВС штрихами, а также ДПВР.

Для иллюстрации на рис.3 представлены результаты одной из первых работ, в которой однородная ДПВР была применена для выравнивания спектра усиления эрбиевого усилителя. Была достигнута неравномерность кривой усиления менее 1 дБ при коэффициенте усиления более 30 дБ в спектральной полосе 35 нм. В настоящее время использование спектральных фильтров позволяет получать неравномерность коэффициента в той же спектральной полосе на уровне 0.1 дБ и лучше.

Рис. 3. Спектры усиления волоконного эрбиевого усилителя - исходный (1) и выровненный с использованием ДПВР(2)

 

 

28. Применение волоконных брэгговских решеток. ВРБ в схемах диодных и волоконных лазеров.

В настоящее время ВБР нашли ряд важных применений в схемах полупроводниковых и волоконных лазеров. Использование решеток позволяет гибко варьировать длину волны генерации в пределах контура усиления активной среды лазера, обеспечить стабильность генерации, в ряде случаев уменьшить ширину лазерной линии, реализовать ее перестройку и т. д.

На рис.1 показана одна из возможных схем использования ВБР в качестве внешнего резонатора диодного лазера.

Рис. 1 Схема стабилизации излучения полупроводниковых лазеров с помощью ВБР

Излучение диодного лазера с помощью линзы, сформированной на торце световода, вводится в его сердцевину. Брэгговская решетка, записанная в ВС, формирует обратную связь на резонансной длине волны λ_BG. В частности, ВБР может играть роль зеркала внешнего резонатора, что обеспечивает генерацию одной собственной моды лазерного диода, длина волны которой находится в контуре отражения решетки (рис.2). Чтобы исключить влияние собственного резонатора лазера, на его выходную грань, обращенную к световоду, наносят просветляющее покрытие.

В зависимости от параметров решетки и расстояния между ней и лазерным кристаллом возможно получение одночастотного или многочастотного режима лазерной генерации. Так как температурная чувствительность λ_BG примерно на порядок ниже чувствительности длины волны диодных лазеров, такая конфигурация позволяет в ряде применений обойтись без температурной стабилизации самого лазерного диода. Описанная схема стабилизации излучения полупроводниковых лазеров

Рис. 2.Спектры излучения диодного лазера без внешнего резонатора (а) и с внешним резонатором на основе ВБР (6).

применяется для создания одномодовых лазеров накачки, а также источников излучения в системах связи со спектральным уплотнением каналов (как альтернатива лазерам с распределенной обратной связью).

ВБР широко используются для формирования резонаторов волоконных лазеров, в качестве активной среды которых служат ВС, легированные ионами редкоземельных элементов, таких как эрбий, неодим, иттербий, тулий и гольмий. Решетки при этом могут быть записаны непосредственно в активном световоде.

Одномодовые волоконные лазеры с узкой линией генерации и относительно небольшой выходной мощностью (~ 10 мВт) находят применение в лазерной спектроскопии, датчиках физических величин и др. Среди многочисленных схем таких лазеров можно выделить лазер с относительно коротким резонатором (несколько сантиметров), сформированным двумя однородными ВБР, и лазер на основе ВБР с фазовым сдвигом.

В последние годы активные исследования проводятся в области создания мощных волоконных лазеров с использованием ВС с двойной оболочкой. Значительный прогресс в этом направлении обусловлен, прежде всего, разработкой мощных и надежных полупроводниковых источников накачки, а также качественных ВС с двойной оболочкой.

Типичная структура ВС с двойной оболочкой представлена на рис.3.

 

Рис. 3. Структура волоконного лазера на основе активного световода с двойной оболочкой:

1 - сердцевина; 2 - оболочка из кварцевого стекла; 3 - полимерная оболочка; 4 - ВБР.

Он состоит из трех слоев: одномодовой сердцевины 1, легированной как активной примесью редкоземельного элемента, так и примесями, формирующими профиль ПП, внутренней кварцевой оболочки 2 и внешней полимерной оболочки 3 с ПП, меньшим, чем у кварцевого стекла. Внутренняя кварцевая оболочка имеет типичный размер 0.1-1 мм, что обеспечивает возможность ввода излучения накачки от полупроводниковых источников с мощностью несколько десятков ватт. При распространении по кварцевой оболочке излучение накачки поглощается активными ионами редкоземельного элемента, вызывая люминесценцию, которая при наличии резонатора, сформированного ВБР 4, развивается в лазерную генерацию, локализованную в сердцевине ВС диаметром 5-10 мкм. Для более эффективного поглощения накачки кварцевая оболочка может иметь прямоугольное или D-образное поперечное сечение.

Типичные характеристики иттербиевого волоконного лазера на основе ВС с двойной оболочкой иллюстрирует рис.4. Представлены спектр люминесценции, а также спектр генерации лазера, возникающий при объединении световода с парой согласованных решеток, имеющих резонансную длину волны 1103нм (рис.4, а). В данном случае ВБР с высоким коэффициентом отражения (R > 99 %) имела спектральную ширину 0.7 нм, а выходная ВБР (R ≈ 10 %) - 0.3 нм. Благодаря широкой полосе люминесценции иттербиевые ВС позволяют получать лазерную генерацию в широком диапазоне длин волн (1050 - 1150 нм) с дифференциальной эффективностью 50 %- 80 %. Зависимости выходной мощности лазера от мощности накачки на 978 нм для разных длин волн генерации показаны на рис.4,б. Видно, в частности, что при удалении от максимума спектра люминесценции (1.08 - 1.09 мкм) эффективность генерации уменьшается, однако остается на уровне 30 % даже на длине волны 1148 нм.

Рис. 4. Характеристики иттербиевого волоконного лазера с накачкой в оболочку - спектры люминесценции (штриховая кривая) и генерации (сплошная кривая) (а) и зависимости выходной мощности от мощности накачки для различных длин волн генерации (б).

Уже сейчас на основе ВС с двойной оболочкой разработаны лазерные системы с выходной мощностью ~ 1 кВт. Такие системы применяются для обработки различных материалов, а также в качестве источников накачки для волоконных ВКР-лазеров.

Волоконные ВКР-лазеры позволяют получать мощную (Р > 1 Вт) непрерывную генерацию в широком диапазоне длин волн (от 1.1 до 2.2 мкм). Для создания эффективных волоконных ВКР-лазеров используются как стандартные, так и специальные ВС. Несмотря на то что коэффициент ВКР-усиления в стекле относительно невелик (gR ~ 10^-13 м/Вт), возможность создания эффективных лазеров определяется низкими потерями, большой длиной взаимодействия и высокой плотностью мощности излучения накачки (~ 1 ГВт/см²). В германосиликатных ВС максимум интенсивности полосы комбинационного рассеяния находится на 440-460 см^-1, в то время как в ВС на основе фосфоросиликатного стекла присутствует дополнительная интенсивная полоса на частоте ~ 1330 см^-1. Наличие последней позволяет сократить число каскадных ВКР-преобразований в три раза с тем, чтобы достичь определенной длины волны выходного излучения. Так, например, для получения генерации на длине волны 1480 нм (длина волны накачки эрбиевых усилителей) при накачке излучением иттербие- вого волоконного лазера в фосфоросиликатных ВС достаточно двух каскадов ВКР-преобразования, в то время как при использовании германосиликатных ВС необходимо 5-6 каскадов.

На рис.5 представлена схема двухкаскадного ВКР- лазера на основе фосфоросиликатного ВС. В этом лазере излучение иттербиевого лазера (1 = 1.06 мкм) с помощью двух последовательных ВКР-преобразований переводится в излучение на длине волны 1.48 мкм. Для эффективного ВКР-преобразования использовалось два вложенных резонатора (на 1 = 1.24 и 1.48 мкм), сформированные ВБР с соответствующими резонансными длинами волн. Для более эффективного использования мощности накачки на выходе ВКР-лазера была расположена ВБР с коэффициентом отражения 100 % на λ = 1.06 мкм.

Отметим, что в спектре излучения такого ВКР-лазера присутствуют непоглощенное излучение накачки, а также линия, соответствующая промежуточному ВКР-преобразованию на 1 ~ 1.24 мкм (рис.5,а); вместе с тем при правильной оптимизации схемы лазера интенсивность этих линий не превышает 1 % от интенсивности выходного излучения. При накачке мощностью 5 Вт на длине волны 0.98 мкм общая эффективность ВКР-лазера P_1,48/P_0,98 составляет примерно 22 % при дифференциальной квантовой эффективности около 50 % (рис.5,б).

 

 

Рис. 5. Спектр излучения (а) и зависимость интенсивности излучения на λ = 1.48 мкм от мощности диодного лазера накачки на λ = 0.98 мкм (б) для двухкаскадного ВКР лазера на основе фосфоросиликатного ВС

29. Применение волоконных брэгговских решеток. Датчики физических величин на основе ВРБ.

В настоящее время ВБР рассматриваются как один из наиболее перспективных сенсорных элементов волоконно-оптических датчиков физических величин. К числу их основных преимуществ можно отнести защищенность от воздействия электромагнитных полей, высокую чувствительность, надежность, воспроизводимость, широкий динамический диапазон измерений, возможность спектрального и пространственного мультиплексирования чувствительных элементов, расположенных в одном или в нескольких ВС, значительное расстояние до места проведения измерений, малое время отклика на изменение измеряемой величины, высокую коррозионную и радиационную стойкость, малые габариты и вес и ряд других. Как уже отмечалось, резонансная длина волны зависит от температуры ВС и от приложенных к нему механических растягивающих или сжимающих напряжений. Это обстоятельство лежит в основе использования ВБР в качестве сенсорных элементов датчиков физических величин.

Предложено множество способов измерения смещения λ_BG. Наиболее прямым из них является измерение спектра пропускания/отражения решетки с помощью широкополосного источника излучения и спектроанализатора или узкополосного перестраиваемого лазера и фотоприемника. Этот способ является нечувствительным к оптическим потерям, которые могут возникать в оптическом тракте при проведении измерений, и обеспечивает высокую точность измерений Δλ_BG. Вместе с тем такая схема регистрации требует достаточно дорогостоящего оборудования и имеет ограниченное быстродействие.

Более высокое быстродействие обеспечивают схемы измерений, в которых спектральное смещение решетки преобразуется в изменение интенсивности оптического сигнала, попадающего на фотоприемник. Это может быть реализовано, например, при использовании дополнительного спектрального фильтра с наклонной характеристикой пропускания. Таким фильтром, в частности, может служить ДПВР. Наклоном спектральной зависимости фильтра задаются динамический диапазон и чувствительность волоконного датчика.

Указанные схемы позволяют измерить значение какой-либо физической величины в месте нахождения ВБР. Вместе с тем часто возникает потребность в нахождении пространственного распределения измеряемой величины. Для этого разработаны схемы, позволяющие мультиплексировать сенсорные элементы, в том числе расположенные в одном ВС. К числу таких схем следует отнести:

-спектральное мультиплексирование каналов, при котором сенсорные элементы разнесены на различные длины волн;

-использование оптических переключателей, подключающих тот или иной сенсорный элемент к системе измерения;

-пространственно-временное мультиплексирование, при котором отклик от каждой из решеток регистрируется в различные моменты времени;

-комбинированные схемы, включающие в себя несколько принципов мультиплексирования каналов.

 

30. Сенсоры на основе Брэгговских решеток.

Существует множество различных способов построения сенсорных систем на основе брэгговских решеток. В простейшем случае сенсорная система представляет собой точечный датчик, соединенный через оптический разветвитель с источником светового сигнала и блоком анализатора (рис. 1). Сигнал от источника отражается чувствительным элементом. Длина волны отражения фиксируется блоком анализатора.

 

Рис. 1. Схема простейшего волоконно-оптического датчика на брэгговских решетках

 

Как правило, анализатор (Bragg grating interrogator) представляет собой узкополосный спектрометр. Существуют спектрометры различных типов: от стандартных дифракционных, где в качестве дисперсионного элемента используется дифракционная решетка, до анализаторов на основе интерферометра Фабри-Перо.

Одним из основополагающих достоинств волоконно-оптических датчиков является их относительно легкая возможность объединения в массивы (мультиплексирование). Наиболее часто в волоконных датчиках на брэгговских решетках используются два вида мультиплексирования – мультиплексирование по длине волны (Wavelength Division Multiplexing - WDM) и мультиплексирование по времени (Time Division Multiplexing - TDM).

Мультиплексирование по времени TDM основано на анализе скорости прохождения сигнала по системе. Каждый датчик разделен участком волоконного световода, для прохождения которого сигналу требуется определенное, и известное заранее, время. Источник посылает короткий импульс в систему. Сигнал на выходе представляет собой ряд импульсов, дифференцированных по времени, каждый из которых несет информацию о состоянии каждого сенсора в отдельности. В чистом виде такая система мультиплексирования также редко используется для объединения брэгговских волоконных датчиков, однако как составная часть более сложной системы встречается довольно часто. Подробное описание данного типа мультиплексирования представлено в работе.

Принцип WDM мультиплексирования основывается на том, что каждый сенсорный элемент записывается со своим уникальным периодом решетки, что позволяет различать их по спектру при анализе и, соответственно, фиксировать показания каждого сенсора отдельно. Количество сенсоров в массиве, в основном, ограничивается спектральной шириной источника и динамическим диапазоном анализатора.

31. Распределенное зондирование.

Другие оптоволоконные датчики не используют волоконные брэгговские решетки как сенсоры, используя в качестве сенсоров само волокно. Принцип зондирования в них основан на эффекте Рэлеевского рассеяния, Рамановского рассеяния или рассеяния Бриллюэна. Например, метод оптической рефлектометрии временной области, где положение области со слабым отражением может быть определено с использованием импульсного зондирующего сигнала. Этот метод используется также для определения других величин, например температуры или напряжения в зависимости от сдвига частоты Бриллюэна.

В некоторых случаях, измеряемая величина является средним значением по всей длине волокна. Этот метод характерен для некоторых температурных датчиков, а также для интерферометров, основанных на эффекте Саньяка, применяемых в качестве гироскопов. В других случаях измеряются позиционно-зависимые величины (например, температура или напряжение). Это называется распределенным зондированием.

32. Квази-распределенное зондирование.

Определенные волокна могут содержать серию решеток сенсоров (см. выше) для мониторинга температуры и распределения деформации по всему волокну. Это называется квази-распределенным зондированием. Существуют различные технические решения для адресации только к одной решетке (и таким образом точного определения положения вдоль волокна)

В одном способе, называющимся мультиплексирование с разделением по всей длине волны (WDM), или оптической рефлектометрии в частотной области спектра (OFDR), решетки имеют немного различающуюся брэгговскую длину волны. Длина волны перестраиваемого лазера в блоке интегрирования может быть настроена на длину волны, принадлежащую к определенному типу решетки, а длина волны максимального отражения указывает на влияние деформации или, например температуры. Кроме того широкополосные источники света источники света (например суперлюминесцентные источники) могут быть использованы совместно со сканирующим длину волны фотодетектором (например на основе волоконного резонатора Фабри-Перо) или на основе CCD спектрометра. В любом случае, максимальное количество решеток, как правило, не превышает 10-50, что ограничено диапазоном настройки пропускной способности источника света и необходимой разностью длин волн в решётках волокна.

- Другой метод, называемый временным разделением каналов (TDM), использует идентичные слабоотражающие решетки, в которые посылаются короткие световые импульсы. Отражение от различных решеток регистрируют посредством времени их поступления. Временное разделение каналов (TDM) часто используют вместе с разделением по всей длине волны (WDM) для того, чтобы умножить число различных каналов в сотни или даже тысячи раз.

 

 

33. Альтернативные методы применения ВРБ

Есть много альтернативных методов применения ВРБ. Вот некоторые из них:

· Волоконные брегговские решетки могут быть использованы в интерференционных оптических волокнах, где они используются только в качестве отражателей, и измеряют фазовый сдвиг, зависящий от расстояния между ними.

· Существуют лазерные брэгговские сенсоры, где датчик решетки располагается в последнем зеркале волоконно – оптического резонатора лазера, на основе волокна допированного эрбием, которое воспринимает свет накачки на длине волны 980 нм через волокно. Брэгговская длина волны, которая зависит, например, от температуры или механического напряжения, определяет длину волны генерации. Этот подход, который имеет много вариантов дальнейшего развития, обещает принести высокие результаты из-за узкой полосы спектральной области, которая характерная для волоконного лазера, и высокой чувствительности.

· В некоторых случаях, пары брэгговских решеток используются в качестве волокна для интерферометров Фабри-Перо, которые могут реагировать особо чувствительно на внешние воздействия. Интерферометр Фабри-Перо можно изготовить так же другим способом, например, используя переменный воздушный зазор в волокне.

· Длиннопериодные решетки особенно интересны для зондирования нескольких параметров одновременно (например, температуры и напряжения) или иначе, для альтернативного определения деформации при очень низкой чувствительности к температурным изменениям.