Уважаемые коллеги, мы работаем в обычном режиме с 30.10 по 7.11. Посмотреть контакты
   
Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65

Статья опубликована в рамках: LXXII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 04 июля 2019 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Технологии

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Прохоров М.Е., Субботская А.Ю. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОДОЛЬНОГО РАСТЯЖЕНИЯ ВОЛОКОННОГО СВЕТОВОДА НА БАЗЕ ЛИНЕЙНОГО ТРАНСЛЯТОРА STANDA 7T173-25 // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. LXXII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 13(72). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/13(72).pdf (дата обращения: 29.10.2021)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОДОЛЬНОГО РАСТЯЖЕНИЯ ВОЛОКОННОГО СВЕТОВОДА НА БАЗЕ ЛИНЕЙНОГО ТРАНСЛЯТОРА STANDA 7T173-25

Прохоров Максим Евгеньевич

студент ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»,

РФ, г. Самара

Субботская Анна Юрьевна

студент ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»,

РФ, г. Самара

Линейный транслятор Standa 7T173 (рис. 1) предназначен для линейного перемещения с ручной регулировкой. Натяжение производится с помощью ручной регулировки микровинтами. Данная платформа подпружинена по отношению к ведущему винту для плавного и точного движения. С помощью массива монтажных отверстий на основании можно обеспечить удобное крепление ВРБ – волоконной решётки Брэгга.

Характеристики платформы:

  • возможные значения перемещений: 5, 6, 25, 30 мм;
  • ведущий микрометрический винт;
  • точные шарикоподшипники;
  • материал: алюминий с черным анодированным покрытием;
  • чувствительность 1 мкм;
  • точность слежения 2 мкм;
  • точность установки 5 мкм (половина деления);
  • максимальная горизонтальная нагрузка 10 кг;
  • максимальная вертикальная нагрузка 5 кг.

 

Рисунок 1. Линейный транслятор Standa 7T173

 

Для реализации продольной деформации оптического волокна с ВРБ была собрана схема (рис. 2), в которой ОВ (1) помещается в каретки с магнитными фиксаторами (2а и 2б), что обеспечивает неподвижность данного участка волокна. Каретка (2а) крепится с помощью ленты, у которой с двух сторон нанесено клеевое пленочное покрытие, к подвижной части линейного транслятора (3). С помощью винта с измерительной шкалой (4) через пружины (5) производится движение подвижной части (3), тем самым регулируется натяжение ОВ. Данная установка крепится на платформе линейного транслятора (6). Каретка (2б) также с помощью ленты с клеевым покрытием крепится на подставку (7), который необходим для того, чтобы обе каретки находились на одном уровне (это исключает дополнительные деформации ВРБ). Платформа линейного транслятора (6) и подставка (7) фиксируются на оптической скамье (8).

 

Рисунок 2. Обобщенная структурная схема экспериментальной установки

 

Предполагаемая схема представлена на рис. 3, где «SM OB» – одномодовое оптическое волокно стандарта G.652, «Standa с ВРБ» – линейный транслятор Standa 7T173 с установленной в нем решеткой Брэгга, «OSA» – оптический анализатор спектра (Optical spectrum analyzer – OSA) ANDO AQ6330, «SM FC/PC» – тип оптического разъема, SLD-1300-14BF – суперлюминесцентный диод, который является источником оптического излучения.

 

Рисунок 3. Структурная схема ВОД

 

Образец ВРБ, записанный в структуре SM ОВ на длине волны 1308,69 нм, вваривался между двумя строительными длинами SM ОВ с помощью стандартной программы сварки (сварочный аппарат Ericsson FSU-975, программа сварки 04). К свободному концу одной катушки приваривался пигтейл, который подключался к оптическому анализатору спектра. С другой стороны схемы был подключен суперлюминесцентный диод (SLD-1300-14BF), который использовался в качестве источника оптического излучения в области длин волн 1310 нм. Ток работы диода устанавливался равным 60 мА. Область ОВ с записанной ВРБ фиксировалась на установке с линейным транслятором Standa 7T173-25. С помощью данного устройства было произведено поверхностное натяжение оптического волокна в диапазоне от 0 до +35 мкм с шагом в 5 мкм. Каждое изменение фиксировалось с помощью анализатора спектра.

Для более удобной обработки результатов с помощью функций оптического анализатора спектра «провалы» в спектрах были преобразованы в «пики». Это было сделано следующим образом: на ось А анализатора записывается опорный спектральный отклик ОВ без ВРБ, на ось B записывается другой спектр – спектр оптического волокна с волоконной решеткой Брэгга (с «провалом»), затем находится разница между осью А и осью В и выстраивается разница двух осей. Результат отображается на оси C в виде "пика".

Полученные таким образом спектральные отклики проходили обработку в ПО MathWorks MatLab:

Из массива точек (txt) строились графики зависимости уровня мощности от длины волны на каждом этапе натяжения (рис. 4).

 

Рисунок 4. Спектры схемы с ВРБ при натяжениях

 

По данным графикам находились «провалы» уровня мощности (длины волны Брэгга – λБрэгга), с помощью которых проводилось измерение отклонения (Δλ) центральной длины волны Брэгга от ее нормального значения (1308,69 нм) при нулевом натяжении ОВ (рис. 5). Данные представлены в таблице 1.

 

Рисунок 5. Спектры опорной схемы и схемы с ВРБ

 

Таблица 1

Результаты изменения длины волны Брэгга при изменении натяжения

мкм

Результаты 1 захода

Результаты 2 захода

Результаты 3 захода

λБрэгга, нм

Δλ, нм

λБрэгга, нм

Δλ, нм

λБрэгга, нм

Δλ, нм

0

1308,69

0

1308,69

0

1308,69

0

5

1308,64

-0,05

1308,55

-0,14

1308,48

-0,21

10

1308,81

0,12

1308,75

0,06

1308,75

0,06

15

1309,03

0,34

1308,95

0,26

1308,9

0,21

20

1309,21

0,52

1309,14

0,45

1309,085

0,40

25

1309,36

0,52

1309,28

0,59

1309,285

0,60

30

1309,46

0,77

1309,36

0,67

1309,37

0,68

35

1309,57

0,88

1309,55

0,86

1309,55

0,86

 

По полученным результатам строились графики зависимости изменения длины волны Брэгга от изменения натяжения (Δl) – рис. 6.

 

Рисунок 6. График зависимости изменения длины волны Брэгга от изменения продольного натяжения

 

Как видно из таблицы 1 и построенного по ней графика (рис. 6), при увеличении деформации происходит увеличение значения длины волны Брэгга в ОВ. Это подтверждает правильность поставленной задачи и собранной схемы.

При натяжении ВРБ в 5 мкм наблюдается уменьшение длины волны Брэгга, что является отклонением от общей тенденции изменения данной величины.

Отклонения длины волны Брэгга при максимальном натяжении от опорного значения составляют: в первом заходе – 0,88 нм (0,067 %), во втором – 0,86 нм (0,066 %), в третьем – 0,86 нм (0,066 %). В данном случае находился процент максимального изменения длины волны от нормального значения (1308,69 нм).

Прирост смещения длины волны на 1 мкм: в первом заходе – 0,0288 нм (3,273 %), во втором – 0,0282 нм (3,279 %), в третьем – 0,0292 нм (3,395 %). Здесь находился процент изменения длины волны при натяжении его на 1 мкм от максимального значения изменения.

Выводы

Как видно из результатов эксперимента, имеется прямая зависимость смещения длины волны Брэгга при воздействии на нее продольной деформации: увеличение воздействия на ВРБ приводит к увеличению значения длины волны, т.е. происходит смещение ее в правую сторону оптического спектра. Следовательно, разработанная схема на одномодовом оптическом волокне работает, и может быть использованная как структура для разработки волоконно оптических датчиков.

 

Список литературы:

  1. Бурдин А. В. Результаты экспериментальных исследований маломодовых режимов волоконных Брэгговских решеток на многомодовых световодах [Текст] / А. В. Бурдин [и др.] // Инфокоммуникационные технологии. – 2016. – 15 с.
  2. Кульчин, Ю. Н. Распределенные волоконно-оптические датчики и измерительные сети [Текст] / В.: Дальнаука, 1999. – 284 с.
  3. Окоси, Т. Волоконно-оптические датчики [Текст] / Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 256 с.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом