Технологические основы получения механически стабильных одномодовых микроструктурированных световодов с предельно низким затуханием сигнала
Аннотация
Исследовано влияние двух технологических подходов к получению из поликапиллярной сборки кварцевого одномодового микроструктурированного световода с сердцевиной диаметром 35 мкм, предназначенного для работы в условиях многократного изгиба, на величину потерь направляемого по нему излучения и механическую прочность. Установлено, что для достижения наилучших показателей указанных характеристик предпочтительно использовать одностадийный процесс («сборка – волокно») взамен более распространенного двухстадийного («сборка – прототип – волокно»). При этом затухание сигнала составляет 2-3 дБ/км на длине волны λ = 1550 нм, а прочность на растяжение – около 5,5 ГПа, что сопоставимо с аналогичными параметрами одномодовых световодов специального применения, выполненных из сплошных оптических сред.
Об авторах
Ю. А. Гатчин
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
Россия
Россия
В. В. Демидов
Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова»
Россия
Россия
К. В. Дукельский
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики; Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Россия
Россия
П. А. Злобин
Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова»
Россия
Россия
А. С. Матросова
Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова»
Россия
Россия
Список литературы
1. Nielsen M.D., Folkenberg J.R., Mortensen N.A. Single-Mode Photonic Crystal Fiber with an Effective Area of 600 μm2 and Low Bending Loss // Electron. Lett. 2003. Vol. 39. No. 25. PP. 1802–1803.
2. Nielsen M.D., Mortensen N.A., Albertsen M., Folkenberg J.R., Bjarklev A., Bonacinni D. Predicting Macrobending Loss for Large-Mode Area Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2004. Vol. 12. No. 8. PP. 1775–1779.
3. Агрузов П.М., Дукельский К.В., Комаров А.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Хохлов А.В., Шевандин В.С. Разработка микроструктурированных световодов с большой сердцевиной и исследование их оптических свойств // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 1. С. 77–81.
4. Агрузов П.М., Дукельский К.В., Ильичев И.В., Козлов А.С., Шамрай А.В., Шевандин В.С. Исследование волноводных свойств маломодовых микроструктурированных волокон с большой сердцевиной // Квантовая электроника. 2010. Т. 40. № 3. С. 254–258.
5. Гатчин Ю.А., Дукельский К.В., Бондаренко И.Б., Садыков А.А., Демидов В.В., Тер-Нерсесянц Е.В. Оптические потери при изгибе одномодового микроструктурированного световода с большой сердцевиной // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 2. С. 246–252.
6. Безбородкин П.В., Быков М.В., Демидов В.В., Дукельский К.В. Микроструктурированные оптические волокна для систем передачи и обработки информации // Труды учебных заведений связи. 2016. Т. 2. № 1. С. 23–27.
7. Демидов В.В. Одномодовые микроструктурированные световоды с круговым расположением пустот для передачи излучения в режиме ограниченной нелинейности // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 8. С. 3–8.
8. Гатчин Ю.А., Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В. Квазиодномодовые световоды с увеличенным размером сердцевины на основе микроструктур негексагонального типа // Труды учебных заведений связи. 2017. Т. 3. № 3. С. 37–42.
9. Minkovich V.P., Kir'yanov A.V., Sotsky A.B., Sotskaya L.I. Large-Mode-Area Holey Fibers with a Few Air Channels in Cladding: Modeling and Experimental Investigation of the Modal Properties // J. Opt. Soc. Am. B. 2004. Vol. 21. No. 6. PP. 1161–1169.
10. Minkovich V.P., Kir'yanov A.V., Calixto Carrera S.A., Sotsky A.B., Sotskaya L.I. Modeling, Fabrication, and Characterization of Large-Mode-Area Photonic Crystal Fibers With Low Bending Loss // Proc. SPIE. 2005. Vol. 5776. PP. 402–408.
11. Napierala M., Nasilowski T., Beres-Pawlik E., Berghmans F., Wojcik J., Thienpont H. Extremely Large-Mode-Area Photonic Crystal Fibre with Low Bending Loss // Opt. Express. 2010. Vol. 18. No. 15. PP. 15408–15418.
12. Napierala M., Nasilowski T., Beres-Pawlik E., Mergo P., Berghmans F., Thienpont H. Large-Mode-Area Photonic Crystal Fiber with Double Lattice Constant Structure and Low Bending Loss // Opt. Express. 2011. Vol. 19. No. 23. PP. 22628–22636.
13. Vaca-Pereira M., Minkovich V.P., Calixto S. Fabrication and Investigation of Large-Mode-Area Photonic Crystal Fibers // Rev. Mex. Fis. 2013. Vol. 59. No. 4. PP. 317–321.
14. Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Шевандин В.С. Микроструктурированные одномодовые световоды на основе явления дифференциального модового затухания // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 1. С. 52–57.
15. Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Шевандин В.С. Исследование одномодового режима работы микроструктурированных световодов с каналами вытекания излучения // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 5. С. 65–70.
16. Kobelke J., Gerth K., Kirchhof J., Schuster K., Moerl K., Aichele C. Mechanical and Optical Behavior of Index Guiding Photonic Crystal Fibers (PCF) // Proc. SPIE. 2004. Vol. 5360. PP. 287–298.
17. Косолапов А.Ф., Семенов С.Л., Денисов А.Н. Механические свойства микроструктурированных световодов на основе высокочистого кварцевого стекла // Неорганические материалы. 2007. Т. 43. № 3. С. 362–367.
18. Sonnenfeld C., Sulejmani S., Geernaert T., Eve S., Gomina M., Makara M., Skorupski K., Mergo P., Berghmans F., Thienpont H. Mechanical Reliability of Microstructured Optical Fibers: A Comparative Study of Tensile and Bending Strength // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8426. P. 84260Q.
19. Sonnenfeld C., Sulejmani S., Geernaert T., Eve S., Gomina M., Mergo P., Makara M., Skorupski K., Thienpont H., Berghmans F. Mechanical Strength of Microstructured Optical Fibers // J. Lightwave Technol. 2014. Vol. 32. No. 12. PP. 2193–2201.
20. Zhou J., Tajima K., Kurokawa K., Nakajima K., Sankawa I. High Tensile Strength Photonic Crystal Fiber // Optical Fiber Communication Conf. (Los Angeles, California, USA). 2004. Vol. WI. P. WI2.
21. Chakravarthy S.S., Chiu W.K.S. Strength Prediction of Microstructured Optical Fibers // Proc. SPIE. 2006. Vol. 6193. P. 61930B.
22. Дукельский К.В., Комаров А.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Хохлов А.В., Шевандин В.С. Снижение затухания излучения в микроструктурированных световодах из поликапиллярной сборки до 2-3 дБ/км // Сб. трудов VIII Международной конференции «Прикладная оптика – 2008» (Санкт-Петербург, Россия). 2008. Т. 2. С. 253–256.
23. Демидов В.В., Кулеш А.Ю., Пасишник А.С., Тер-Нерсесянц Е.В., Хохлов А.В. Исследование прочностных характеристик кварцевых световодов с микроструктурированной оболочкой в эпоксиакрилатном и металлическом покрытиях // Фотон-Экспресс. 2015. № 6. С. 119–120.
24. Russell P.St.J. Photonic-Crystal Fibers // J. Lightwave Technol. 2006. Vol. 24. No. 12. PP. 4729–4749.
25. Демидов В.В., Дукельский К.В., Шевандин В.С. Модовый состав излучения в микроструктурированных световодах со смещенной сердцевиной // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 6. С. 55–60.
26. Demidov V.V. Large-Core Microstructured Fibers with Asymmetric Cladding Design for Practical Single-Mode Operation // Proc. SPIE. 2012. Vol. 8426. P. 84261H.
27. Demidov V., Ter-Nersesyants E. New Possibilities of Higher-Order Mode Filtering in Large-Mode-Area Photonic Crystal Fibers // Proc. SPIE. 2014. Vol. 9128. P. 91280S.
28. Mortensen N.A. Effective Area of Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2002. Vol. 10. No. 7. PP. 341–348. 29. URL: https://www.comsol.com
29. Hui R., O'Sullivan M. Fiber Optic Measurement Techniques. Burlington & San Diego (USA): Elsevier, 2009. 672 p.
30. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их результатов. М.: Машиностроение, 1964. 275 с.
31. Kurkjian C.R., Krause J.T., Matthewson M.J. Strength and Fatigue of Silica Optical Fibers // J. Lightwave Technol. 1989. Vol. 7. No. 9. PP. 1360–1370.
32. Дукельский К.В., Ероньян М.А., Мешковский И.К., Комаров А.В., Кулеш А.Ю., Ромашова Е.И., Тер-Нерсесянц Е.В. Повышение поляризационной устойчивости анизотропных одномодовых кварцевых световодов с эллиптичной напрягающей оболочкой // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 12. С. 92–94.
Рецензия
Для цитирования:
Гатчин Ю.А., Демидов В.В., Дукельский К.В., Злобин П.А., Матросова А.С. Технологические основы получения механически стабильных одномодовых микроструктурированных световодов с предельно низким затуханием сигнала. Труды учебных заведений связи. 2017;3(4):29-35.
For citation:
Gatchin Y., Demidov V., Dukelskii K., Zlobin P., Matrosova A. Basic Technological Methods of Obtaining Mechanically Stable Low-Loss Single-Mode Microstructured Fibers. Proceedings of Telecommunication Universities. 2017;3(4):29-35. (In Russ.)
Просмотров:
424
Послать статью по эл. почте 