CC BY
31ВКВО-2019- Пленарное заседание
КАЛИБРОВОЧНЫЕ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ В ОБЛАСТИ ВОЛОКОННОЙ
ОПТИКИ
Батурин А.С. Кравцов В.Е , Крутиков В.Н., Митюрев А.К., Савкин К.Б.*,
Тихомиров С.В.
Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений (ВНИИОФИ), г. Москва
*E-mail: sa vkin @ vniiofi.ru
DOI 10.24411/2308-6920-2019-16002
Волоконная оптика в России и мире развивается высокими темпами. Этому способствуют возрастающие потребности в высокоскоростной волоконно-оптической связи, квантовых коммуникациях, измерительных системах и оборудовании на основе волоконно-оптических датчиков, волоконных лазерах и лазерном технологическом оборудовании, системах аналоговой фотоники и др. При этом любые научные и прикладные исследования в области волоконной оптики, разработка, испытания и эксплуатация продукции на ее основе требуют проведения достоверных измерений большого количества параметров.
Обеспечение единства измерений в области волоконной оптики регулируется в России на законодательном уровне. На протяжении последних 30 лет создавались национальные эталонная и методическая базы в части измерений таких физических величин, как средняя мощность, ослабление и длина волны оптического излучения для волоконной оптики, длина и время распространения сигнала в оптическом волокне, поляризационная модовая (ПМД) и хроматическая (ХД) дисперсии и другие.
Национальные эталоны России [1], воспроизводящие единицы указанных физических величин, разработаны и эксплуатируются во ВНИИОФИ - Государственном научном метрологическом институте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарта):
Государственный первичный специальный эталон (ГПСЭ) единиц длины и времени распространения сигнала в световоде, средней мощности, ослабления и длины волны для волоконно-оптических систем передачи информации ГЭТ 170-2006;
ГПСЭ единицы ХД в оптическом волокне ГЭТ 184-2010;
ГПСЭ единицы ПМД в оптическом волокне ГЭТ 185-2010.
От первичных эталонов посредством рабочих эталонов единицы физических величин передаются средствам измерений, эксплуатируемым предприятиями и организациями, поэтому от точности первичных эталонов зависят результаты измерений во всей области волоконной оптики.
Для подтверждения достоверности результатов воспроизведения единиц физических величин, обеспечения взаимного признания результатов калибровки и измерений Росстандарт подписал Декларацию о взаимном признании (CIPM MRA) [2]. В рамках CIPM MRA на основе результатов международных сличений национальных эталонов стран-участниц устанавливается степень их эквивалентности, а в базе данных ключевых сличений Международного бюро мер и весов (МБМВ) публикуются международно признанные калибровочные и измерительные возможности стран - СМС (Calibration and Measurement Capabilities).
В настоящее время Россия по общему количеству строк СМС уверенно занимает второе место в мире после США и продолжает увеличивать их количество. В области волоконной оптики деятельность по официальным международным сличениям началась около 10 лет назад и на сегодняшний день Россия имеет 8 строк СМС в данной области и в ближайшие годы планирует увеличить их количество до 18, догнав по этому показателю Швейцарию и США, разделяющих между собой 1 место в мире.
Первые международные сличения в области волоконной оптики ВНИИОФИ провел в 1999 -2001 гг. вместе с NIST (США), это были двусторонние сличения по средней мощности оптического излучения [3]. Указанные работы не носили официального статуса, но подтвердили высокую сходимость результатов измерений национальных эталонов России и США. Накопленный опыт позволил институту принять участие в официальных международных сличениях:
1 APMP.PR-S2 - Сличения по средней мощности для волоконной оптики в рамках Азиатско-Тихоокеанской метрологической программы APMP, 2009 - 2015 гг., участники - KRISS (Корея), NMISA (ЮАР), CMS/ITRI (Китайский Тайбэй), NMC-A*STAR (Сингапур), NMIJ/AIST (Япония), NMA (Австралия), NML-SIRIM (Малайзия), NIM + CMS/ITRI (Китай) и ВНИИОФИ [4];
18 №6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
ВКВ0-2019 Пленарное заседание
EURAMET.PR-S3 - Сличения по ХД в оптическом волокне в рамках Европейской ассоциации национальных метрологических институтов EURAMET, 2010 - 2013 гг., участники - METAS (Швейцария) и ВНИИОФИ [Б];
2 COOMET.PR-S6 - Сличения в области измерений средней мощности для волоконной оптики в рамках Организации Евро-Азиатского сотрудничества государственных метрологических учреждений стран Центральной и Восточной Европы, Азии и близлежащих стран COOMET, 2012 - 2014 гг., участники - BelGIM (Беларусь), РТВ (Германия) и ВНИИОФИ [б].
По результатам указанных сличений в базе данных МБМВ были опубликованы 2 строки СМС по чувствительности волоконно-оптических измерителей мощности оптического излучения и 6 строк по ХД в оптическом волокне.
В настоящее время ВНИИОФИ участвует в следующих сличениях по волоконной оптике [6]:
3 APMP.PR-S8 - Сличения в области измерений длины оптического волокна в рамках APMP, 2016 - 2019, участники - CMS/ITRI (Китайский Тайбэй), KRISS (Корея), INMETRO (Бразилия), NIM (Китай), NIMA (Австралия), NMIJ/AIST (Япония), NMISA (ЮАР), NML-SIRIM (Малайзия), NMX-A*STAR (Сингапур) и ВНИИОФИ;
4 COOMET.PR-S8 - Сличения эталонов единицы длины волны для волоконной оптики в рамках COOMET, 2017 - 2019, участники - BelGIM + NASB (Беларусь), INMETRO (Бразилия), NIM (Китай), NIS (Египет), NMISA (Южная Африка), PTB (Германия) и ВНИИОФИ;
Б COOMET.PR-S9 - Сличения эталонов единицы ПМД в оптическом волокне в рамках COOMET, 2017 - 2019, участники - INMETRO (Бразилия), KRISS (Корея), METAS (Швейцария) и ВНИИОФИ.
После завершения данных сличений ВНИИОФИ планирует внести для опубликования в базе сличений МБМВ 2 строки СМС по длине в оптическом волокне, З строки по длине волны для волоконной оптики и 1 строку по ПМД в оптическом волокне.
Результаты завершенных международных сличений и предварительные оценки проводимых в настоящее время работ подтверждают сопоставимость точностных характеристик национальной эталонной базы России с метрологическими характеристиками национальных эталонов ведущих метрологических институтов мира, что способствует обеспечению единства измерений во всей отрасли волоконной оптики и повышению конкурентоспособности отечественной продукции на мировом рынке.
При этом работы по расширению калибровочных и измерительных возможностей России в области волоконной оптики продолжаются и на период до 202Б г. запланировано опубликование 4 новых строк СМС (диаметр пятна модового поля, полоса пропускания и геометрические параметры оптического волокна, ослабление в оптическом волокне) и 7 обновленных строк как по результатам международных сличений, так и по результатам модернизации национальных эталонов ГЭТ 170-2011 и ГЭТ 18Б-2010.
Таким образом, существующие калибровочные и измерительные возможности России в области волоконной оптики, полученные по результатам международной метрологической деятельности ВНИИОФИ как Государственного научного метрологического института, а также ближайшие перспективы по их расширению, подтверждают, что Россия уверенно входит в группу лидеров метрологии волоконной оптики.
Авторы выражают благодарность коллегам из Росстандарта и международных метрологических институтов за активное участие в сличениях национальных эталонов, обсуждении и организации работ.
Литература
1. Глазов А.И, Григорьев В.В, Иванов В.С., Кравцов В.Е., Митюрев А.К., Тихомиров С.В., Крутиков В.Н., Эталонная база ВНИИОФИ в области волоконно-оптических систем передачи информации // Фотон-экспресс. - ZÜ15. - №8(1Z8). - C.18-Z5 Z. Mutual recognition of national measurement standards and of calibration and measurement certificates issued by national metrology institutes (CIPMMRA). Paris, 14 October 1999
3. S V Tikhomirov et al ZÜÜÜ Metrologia 37 347
4. Seung Kwan Kim et al ZÜ15 Metrologia 5Z ÜZÜÜZ
5. Jacques Morel et al ZÜ13 Metrologia 5Ü ÜZÜÜ1
6. Alexey Svetlichny et al ZÜ14 Metrologia 51 ÜZÜÜ3
7. Glazov, A.I., Grigor'ev, V.V., Kravtsov, V.E. et al. Meas Tech (ZÜ18) 6Ü: 1Ü64
№6 2G19 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019»
www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru 19
