Диссертация (1137137), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Такая связь называетсякритической. При дальнейшем уменьшении расстояния полуширина пика будетвозрастать, а интенсивность пика поглощения начнёт уменьшаться.Таким образом, для настройки оптимального коэффициента связинеобходимо иметь возможность перемещать элемент связи относительноОДМР при помощи микрометрической подачи.
Это выгодно отличает РОВ отдругих систем связи с ОДМР за счет простоты в использовании и возможностиподстройки связи за счет продольного перемещения вдоль РОВ без80использования субмикронных подач.На рисунке 19 представлена фотография сферы из плавленого кварцадиаметром 550 мкм, в которой возбуждены моды «шепчущей галереи».Возбуждение мод «шепчущей галереи» происходит в ОДМР, изготовленномметодом термической обработки на длине волны 1,06 мкм.Рисунок 19.
Возбуждение мод «шепчущей галереи» с помощью РОВ сОДМР изготовленным термическим методомБылаизготовленатестоваяпартияОДМР,скоторойсвязьосуществлялась при помощи РОВ, результаты приведены в таблице 10.Таблица 10 — Измеренные значения добротности ОДМР№ образца12345Добротность2,5∙1091,1∙1091,7∙1092,8∙1093,5∙109Таким образом, что при использовании РОВ в качестве элемента связи сОДМР появляется возможность измерять добротность ОДМР с возможностьюрегулировки уровня связи. Использование РОВ позволяет измерять ОДМР сдобротностью до 1×109±20%.81Также была продемонстрирована связь с ОДМР, изготовленнымиметодом механической обработки (рисунок 20).
При помощи РОВ былиизмерены характеристики оптических гребенок в диапазоне длин волн 1550 –1570 нм. Удалось получить когерентные «солитонные» гребенки.Рисунок 20. Возбуждение мод «шепчущей галереи» с помощьюоткрытого оптического волновода с ОДМР, изготовленным методоммеханического точенияЭлемент связи, в силу наложенных на него условий, работает такимобразом, что волна, выходящая из резонатора, складывается в противофазе сволной, напрямую отраженной от элемента связи, и «гасит» последнюю.Усиление связи с резонатором приводит к увеличению коэффициентапропускания системы ввода/вывода T и уменьшению коэффициента отраженияR. Это приводит к тому, что согласно формуле 1 повышаются потери напереизлучение и, как следствие, уменьшается добротность.ИспользованиеРОВпозволяетосуществлятьсвязисОДМР,изготовленными методами механического точения и термической обработки.
Засчет формы образующей РОВ позволяет варьировать уровень связи и изменятьего при помощи микрометрической подачи. Использование РОВ позволяетизмерять добротность ОДМР не хуже чем 1×109±20%.824.5 Влияние загрязнений на пропускание растянутого оптоволокнаНесмотря на то, что растянутое оптоволокно закрепляется на вилке припомощи клея, оно является очень чувствительным как к загрязнениям на егоповерхности, так и к механическим воздействиям.
Ниже подробно исследованыфакторы, влияющие на пропускание РОВ.Изготовление и использование РОВ происходит в чистых помещенияхкласса ИСО 5, однако даже такие меры не могут застраховать волокно отзагрязнений.Определение грубых загрязнений также происходит при помощимикроскопа Leica DCM 3 D с использованием объектива 50 крат (рисунок 21).абРисунок 21. Внешний вид загрязнений на поверхности ООВ: а — грязьна поверхности РОВ; б — пылинка на поверхности РОВОсновными источниками загрязнений являются пыль (рисунок 23.а) ижировые отложения (рисунок 23.б).
Любая волоконная система чувствительна кпыли: пылинка размером 9 мкм на торце волокна уменьшает пропускание на20%. Например, пылинка на РОВ, изображенная на рисунке 23.а, уменьшаеткоэффициент пропускания с 98% до 9%.В связи с этим при работе с РОВ необходимо накрывать место связи сволокном дополнительным коробом, это поможет продлить срок службы РОВ.834.6 Влияние вибраций на связь растянутого оптоволокна с оптическимдиэлектрическим микрорезонаторомРОВ обладает рядом важных преимуществ - простота юстировки,настройки связи, возможность выбора величины связи и т.д., но обладает инедостатком. Исследование размера частиц в различных средах происходитлибо путем закачки коллоидного раствора, либо подачи аэрозоля.моментвозможноперемещениеОДМРотносительноРОВ,В этотподобныеперемещения приводят к дефектам на поверхности как ОДМР, так и РОВ. Вхудшем случае они могут привести к поломке РОВ (рисунок 22).Рисунок 22.
Внешний вид сломанной растянутой части РОВСистема связи на основе РОВ отлично показывает себя для работы соптическими гребенками, акселерометрами на эффекте Саньяка и т.п. Помимоэтого при работе с РОВ необходимо соблюдать особую аккуратность, т.к.резкое ускорение также может привести к поломке РОВ. Особое вниманиестоит уделить переноске и перевозке РОВ. В таких случаях необходимоустанавливать РОВ в специальные коробки-держатели, желательно круглойформы.
Помимо этого необходимо приклеивать вилку, держатель и разъёмыволокна клейкой лентой для защиты от вибраций и ударов. Несоблюдение этих84правил в подавляющем большинстве случаев приводит к их поломке, поэтомуследует быть крайне аккуратными при транспортировке РОВ.РОВ подходит для измерения добротности ОДМР, работы с оптическимигребенками, акселерометрами на эффекте Саньяка и многого другого, однакодля детектирования наночастиц лучше использовать жесткие системы связи.4.7 Контроль параметров шероховатости растянутого оптоволокнаПри длительном использовании РОВ необходимо с высокой точностьюконтролировать его параметры.
Одним из наиболее важных является параметршероховатости Ra, так как он позволит определить работоспособность РОВ.Для измерения параметров шероховатости был использован описанный вышеинтерференционный микроскоп МИА-1. Внешний вид минимальной частиперетяжки РОВ представлен на рисунке 23.а, трехмерное изображение РОВпредставлено на рисунке 23.б.абРисунок 23.
Внешний вид РОВ минимального диаметра: а — изображениеминимального диаметра РОВ; б — 3D изображение минимального диаметра РОВБыло исследовано три образца растянутого оптоволокна. У каждогообразца параметр шероховатости Ra измерялся в трех точках 5 раз. Измерениепроизводились вдоль РОВ с базовой длиной 600 мкм и поперек с базовой85длиной 10 мкм. Результаты измерений Ra вдоль представлены в таблице 11, апоперек - в таблице 12.Таблица 11.
Измерение параметров шероховатости поверхности Ra вдоль№№обр. измер.123ЗначениеRa, нм10,7920,5130,6340,5450,7110,3720,6230,4840,6250,6810,5520,6730,7140,4450,49Ср. знач.Ср. знач., нмпо всем образцамRa, нм0,640,55340,570,5986Таблица 12. Измерение параметров шероховатости поверхности Raпоперек№№обр. измер.123Ср. знач.ЗначениеСр.
знач., нмRa, нм10,1620,2430,1840,3550,1910,3120,2830,2240,2950,1510,3920,3530,2440,2550,27по всем образцамRa, нм0,220,250,260,30Параметр шероховатости для РОВ должен быть не более 0,59 нм вдоль и0,26 нм поперек. В таком случае РОВ будет воспроизводимо измерятьдобротность ОДМР не хуже чем 1×109±20%.4.8 Выводы к главе 4Такимобразом,описаннаявышеметодикадаетвозможностьизготавливать РОВ с перетяжкой от 3 до 15 мм, а также обеспечивает87параболический переход между нерастянутыми частями РОВ с коэффициентомпропускания 98%. Наилучший достигнутый результат -98,5%. За счетдополнительного натяжения геометрия РОВ обладает жёсткостью, что сводит кминимуму заряд и как следствие притяжение одних элементов к другим.ИспользованиеРОВпозволяетосуществлятьсвязисОДМР,изготовленными методами механического точения и термической обработки.РОВ за счет формы образующей позволяет варьировать уровень связи с ОДМР.Использование РОВ позволяет измерять добротность ОДМР до Q=1×109±20%.РОВ подходит дляизмерения добротностиОДМР, однако длядетектирования наночастиц лучше использовать жесткие системы связи.
Притранспортировке РОВ следует быть крайне аккуратным.Для успешной работы параметр шероховатости Ra РОВ должен быть неболее 0,59 нм вдоль и 0,26 нм поперек. Это обеспечивает возможностьвоспроизводимо измерять добротность ОДМР не хуже чем 1×109±20%.88ГЛАВА 5 АДСОРБЦИЯ НАНОЧАСТИЦ НА ПОВЕРХНОСТЬОПТИЧЕСКОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МИКРОРЕЗОНАТОРАРазвитие рынка порошков наночастиц диоксида титана привело кповсеместному их применению.Имеющиесясредстваконтроляпараметровнаночастицимеютнедостатки. Универсальные, такие как ПЭМ, очень дороги, требуют длительнойпробоподготовкиивысококвалифицированногооператора.Специализированные, такие как акустическая спектроскопия, имеют низкуючувствительность к частицам в нанометровом диапазоне и не могут различитьразные фракции в распределении.Таким образом, возникает задача разработкивысокочувствительных,компактных, недорогих, работающих в режиме реального времени средствизмерений.
Подходящим кандидатом для решения такой задачи являютсядетекторы на основе ОДМР.5.1 Метод измерений концентрации наночастицС целью измерения концентрации наночастиц была разработанаметодика, в основе которой лежит взаимодействие наночастиц с полемоптического излучения, выпадающего из ОДМР. Под выпадающим полемпонимается спадающее по экспоненте поле, которое при полном внутреннемотражении проникает в среду с меньшим показателем преломления. Даннаяметодика учитывает адсорбирование наночастиц на поверхности ОДМР.Выпадающее поле взаимодействует с любыми оптическими неоднородностями,находящимися на поверхности ОДМР вблизи экваториальной части, в местелокализации моды «шепчущей галереи», и изменяет частотные характеристикиОДМР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
