Научная статья на тему 'Применение современных оптических волокон для построения волоконо -оптических сетей в перспективных космических аппаратах'

Применение современных оптических волокон для построения волоконо -оптических сетей в перспективных космических аппаратах Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
778
118
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФАКТОРЫ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА / СВЕТОВОДЫ / ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА / КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ / SPACE FACTORS / LIGHT-PIPES / FIBRE OPTICS / SPACE VEHICLES

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Бурков В. Д., Капранов Ю. С., Перминов С. В., Харитонов Н. А.

Бурков В.Д., Капранов Ю.С., Перминов С.В., Харитонов Н.А. ПРИ МЕНЕНИЕ СОВРЕ МЕН ЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН ДЛЯ ПОСТРОЕНИ Я ВОЛОКОНО -ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ В ПЕР СПЕКТИВНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРА ТАХ. Рассмотрены условия воздействия факторов космического пространства (ФКП) на работоспособность волоконно-оптических приборов и элементов систем передачи информации на борту космических аппаратов (КА) для различных орбит и сроков активного существования КА. Выполнен сравнительный анализ работоспособности элементов бортовых волоконно-оптических систем передачи информации как для традиционных волоконных световодов, так и для волоконных световодов на основе наноструктурированных оптических световодов. Предложены средства и методы повышения стойкости волоконных элементов бортовых систем передачи информации при длительных сроках активного существования космических аппаратов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Бурков В. Д., Капранов Ю. С., Перминов С. В., Харитонов Н. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Burkov V.D., Kapranjv J.S., Perminov S.V., Haritonov N.A. APPLICATION of MODERN FIBRE OPTICS FOR CONSTRUCTION of FIBRE OPTICS NETWORKS AT THE PERSPECTIVE SPACE VEHICLES. The terms of influence of space (SF) factors are considered on the capacity of fiber optics elements of the systems of information transfer aboard space vehicles (SV) for different orbits and terms of active existence SV. The comparative analysis of capacity of elements of the side fibre optics systems of information transfer is executed, both for traditional fibre light-pipes and for optical light-pipes, executed on modern technologies. Possibility of application aboard SV of fibre optics systems highways is considered on the basis of the photonic crystal fiber micro-pattern and nanopattern optical fibres.

Текст научной работы на тему «Применение современных оптических волокон для построения волоконо -оптических сетей в перспективных космических аппаратах»

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

пожарной опасности данной территории и тем самым предотвращать пожар. В случае с торфяниками микроволновые измерения позволяют выявлять скрытые и явно не проявляющиеся в данный момент очаги загорания торфа.

Микроволновые измерения в зонах возможного загорания леса или торфяников поставляют данные, использование которых в различных алгоритмах позволяет перейти к поиску эффективных критериев оценки пожарной опасности лесных и лесоболотных комплексов. Как видно из приведенных записей яркостных контрастов, в зонах пожаров для классификации контролируемых зон можно ввести шкалу пожарной опасности по критерию влажности, образовав соответствующие кластеры. Также возникает возможность введения индикатора нестабильности окружающей среды как показателя переходных процессов в лесной или лесоболотной экосистеме.

Библиографический список

1. Доррер, Г.А. Определение пожарной опасности в лесу методами дистанционного зондирования / Г.А. Доррер, С.П. Якимов // Известия вузов. Лесной журнал. - 2000. - № 3. - C. 67-70.

2. Бородин, Л.Ф. Технологический процесс измерения температурных аномалий в лесных и лесоболотных комплексах методами СВЧ-радиометрии / Л.Ф. Бородин, А. С. Миронов, В.Д. Бурков и др. // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. - 2008. - № 4. - С. 75-93.

3. Митник, Л.М. Исследование теплового режима штабелей торфа и торфяных болот методом СВЧ-радиометрии / Л.М. Митник, Л.Ф. Бородин, А.С. Миронов и др. // Торфяная промышленность.

- 1977. - № 4. - C. 27-30.

4. Бородин, Л.Ф. Динамика радиотеплового излучения и оценка пожарной опасности лесных напочвенных покровов / Л.Ф. Бородин, Е.Н. Валендик, Е.К. Кисиляхов и др. // Сб. Современная проблематика дистанционных исследований геосистем, ИГ АН СССР. - М., 1983. - С. 129-137.

5. Бородин, Л.Ф. О применении СВЧ-радиометрии к исследованию лесных пожаров / Л.Ф. Бородин, К.П. Кирдяшев, Ю.П. Стаканкин и др. // Радиотехника и электроника. - 1976. - Т. XI. - № 9. - С. 1945-1950.

6. Нестеров, В.Г. Горимость леса и методы ее определения / В.Г. Нестеров. - М.-Л.: Гослесбумиздат, 1949. - 289 с.

7. Бородин, Л.Ф. Дистанционная индикация лесных пожаров методом СВЧ-радиометрии / Л.Ф. Бородин, Л.М. Митник. - Лесное хозяйство. - 1977.

- № 6. - С. 355-362.

8. Миронов, А.С. Основные расчетные соотношения метода измерения диэлектрических параметров сыпучих материалов на СВЧ при полном заполнении полости объемного резонатора / А.С. Миронов // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. - 2004. - № 5. - С. 14-17.

9. Курбатский, Н.П., Определение степени пожарной опасности в лесах / Н.П. Курбатский. - Лесное хозяйство. - 1957. - № 7. - С. 229-235.

10. Maki M., Ishiahra M., and Tamura M. Estimation of leaf water status to monitor the risk of forest fires by using remotely sensed data. Remote Sensing of Environment, 2004, vol. 90, No. 4, pp. 441-450.

ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

для построения волоконно-оптических сетей в перспективных космических аппаратах

B. Д. БУРКОВ, проф. каф. ПТППМГУЛ, д-р техн. наук,

Ю.С. КАПРАНОВ, нач. лаборатории ФГУП «НИИПрецизионного приборостроения,

C. В. ПЕРМИНОВ, асп. каф. ПТПП МГУЛ,

Н.А. ХАРИТОНОВ, с. н. с. МГУЛ, канд. техн. наук

caf-sau@mgul.ac.ru; av60017@comtv.ru

Следовательно, предъявляются повышенные требования к надежности бортовой аппаратуры при одновременном увеличении объемов задач, решаемых тем или иным КА [1, 2].

Надежность функционирования КА определяется в первую очередь надежностью его системы управления и безотказностью

Ужесточение требований, предъявляемых к космическим комплексам на современном этапе, вызвано как экологическими, так и экономическими аспектами, что влечет за собой минимизацию габаритно-весовых характеристик космического аппарата (КА) и увеличение срока активного существования КА.

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 6/2009

95

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

информационных систем, обеспечивающих функционирование вычислительно-управля-ющего комплекса. В состав абсолютно любой системы управления, в том числе и бортовым управляющим комплексом КА, входят разнообразные системы передачи данных. В качестве среды передачи на борту КА все шире используются оптические кабели (ОК). В процессе эксплуатации элементы системы передачи информации, в том числе и волоконно-оптический тракт на базе ОК, подвержены деградации под действием тех или иных факторов космического пространства (ФКП).

По современным представлениям, основную роль в снижении качества передачи информации по ОК в условиях космического пространства играют радиационные эффекты за счет воздействия на элементы волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) протонов космических лучей и электронов, входящих в состав корпускулярного излучения Солнца и захваченных магнитным полем Земли.

80° 70° 50°

-70° -50° -30° А

Y//A Плазмосфера Авроральная зона

Н±Щ Кольцевой ток 1 I Радиационный пояс

Рис. 1. Проекции орбит КА на магнитосферные области околоземного космического пространства

Факторы, определяющие воздействие заряженных частиц и излучений солнечного ветра на элементы бортовой аппаратуры, к настоящему моменту изучены достаточно хорошо. Следует отметить, что КА, применяемые для народнохозяйственных и военных целей, обращаются вокруг Земли по типовым орбитам. Для каждой из таких орбит постоянно проводится мониторинг радиационных полей и определяются средние потоки заряженных частиц [3]. По данным многолетнего мониторинга околоземного космического пространства составлены карты распределения частиц [4, 5].

В работе [3] приведены значения плотности потоков заряженных частиц и детально рассмотрены области космического пространства, в которых размещаются КА различного назначения. На этом же рисунке показаны проекции орбит КА «массовых серий». К таким аппаратам можно отнести КА на стационарной орбите, КА типа «Молния-1,2,3», аппараты для целей навигационного обеспечения, КА для исследования природных ресурсов и т.д. Процессы, происходящие в верхней ионосфере на расстояниях порядка 10 радиусов Земли (около 70 тыс. км), изучаются весьма тщательно. На борту практически всех околоземных космических аппаратов устанавливается радиометрическая аппаратура. На рис. 1 схематически показаны проекции на плоскость геомагнитного меридиана четырех основных типов траекторий, на которых функционируют как российские, так и зарубежные КА связи, навигации и телевидения.

Как видно из рис. 1, орбиты космических аппаратов различного назначения пересекают практически все основные зоны верхней ионосферы, включая радиационные пояса планеты. Указанные типы космических аппаратов имеют срок активного существования более пяти лет, что позволяет проводить длительные однородные измерения.

Орбита 1 соответствует полярной орбите с наклонением 73-83° на высоте ~ 1000 км, на которую запускались КА серии «Космос», а в настоящее время - КА серии «Муссон». Период обращения этих КА составляет ~110-120 мин.

96

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Таблица

Усредненные значения экспозиционных доз облучения для различных околоземных орбит КА

САС (годы) Параметры орбиты, км

Орбита № 1 круговая, 1000 км Орбита № 2 круговая, 20 000 км Орбита № 3 эллипт, 36 000 км/ 500 км Орбита № 4 стационар, 36 000 км

Р е Р е Р е P е

1 6,8-103 9,3103 <1 2,0-105 2,7-105 1,2104 4,7-102 2,2-104

5 3,4104 4,6-104 <1 1,0106 1,3106 5,7104 2,4-103 1,1105

7 4,7-104 6,5104 <1 1,4106 1,9106 8,0104 3,3103 1,6105

10 6,8-104 9,2-104 <1 2,0-106 2,7-106 1,2105 4,7-103 2,2-105

15 1,2105 1,4105 <2 3,0106 4,1106 1,7105 7,1103 3,3105

Эта орбита позволяет контролировать область внутреннего радиационного пояса, низковысотные отроги внешнего радиационного пояса и область кольцевого тока вблизи Земли.

Орбита 2 представляет круговую орбиту на высоте 20,0 тыс. км с наклонением 65°, на которой функционируют КА серий «Глонасс» и «JPC». Период обращения КА на этой орбите равен ~12 час. Эта траектория проходит практически через центр внешнего радиационного пояса в районе геомагнитного экватора на L~4,0.

Орбита 3 - эллиптическая орбита КА серии «Молния» и аналогичных, с апогеем ~39,6 тыс. км и наклонением 65°. Эта орбита пересекает все основные структурные области внутренней магнитосферы.

Орбита 4 является геостационарной орбитой на высоте 36,6 тыс. км. Геомагнитная широта, на которой функционируют геостационарные КА, зависит от долготы и находится в пределах ±11° относительно геомагнитного экватора. Этот разброс широт изображен на рис. 3 отрезком дуги на L = 6,6.

Исходя из существующей модели радиационных поясов Земли и зная энергетический спектр заряженных частиц, захваченных геомагнитным полем, можно оценить усредненные показатели экспозиционных и поглощенных доз облучения. В работе С.В. Перминова [6] приведена сводная таблица, в которой указаны значения поглощенных доз для КА, находящихся на тех или иных орбитах в зависимости от срока активного существования (САС) КА. Как можно видеть из данных, приведенных в работе [6], в наиболее жестких условиях, с точки зрения суммарной

поглощенной дозы, находятся КА, функционирующие на орбите 1-го типа.

В работах [3,6] приведены картины распределения заряженных частиц (протонов и электронов) различных энергий. Эти данные позволяют оценить уровни экспозиционных доз облучения аппаратуры КА для различных орбит. Следует учитывать, что «хвост» магнитосферы простирается от Земли на расстояние порядка сотен тысяч километров, и пересечение аппаратом хвостовой области магнитосферы приводит к дополнительному облучению бортовой аппаратуры.

На основании данных, приведенных в работах [3, 6], а также таблиц плотностей потоков частиц, показанных в ГОСТ [4, 5], можно с достаточной точностью прогнозировать суммарные экспозиционные дозы, которые будут набраны аппаратурой КА на орбитах 1-4 (см. выше). Поскольку в дальнейшем данные по усредненным экспозиционным дозам облучения будут необходимы для детальной оценки стойкости оптических волокон к воздействию ФКП, то в настоящей работе авторы свели расчетные данные для наиболее «популярных» орбит в таблицу.

В таблице в колонках «p» приведены значения поглощенных доз, обусловленных действием протонов, а в колонках «е» - значения поглощенных доз, обусловленных действием электронов космических лучей. Поглощенные дозы, указанные в табл., рассчитаны для элементов аппаратуры, которые располагаются за защитой в виде стандартного слоя экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ).

Величина поглощенной дозы является почти линейной функцией САС и зависит толь-

ЛЕСНОМ ВЕСТНИК 6/2009

97

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ко от параметров орбиты КА. Суммарная поглощенная доза будет определяться сложением доз от воздействия электронов и протонов.

D = D + D .

погл e p

Именно эта поглощенная доза и будет оказывать негативное воздействие на работу бортовой аппаратуры КА.

В современных волоконно-оптических системах, нашедших применение в бортовой аппаратуре систем управления КА, используются в основном два типа волоконных световодов (ВС): «кварц-кварц» и «кварц-полимер». Устойчивость ВС к воздействию ионизирующих излучений определяется величиной радиационно-наведенных потерь (РНП) Да.

Масштабы воздействия ионизирующих излучений радиационных поясов Земли и космических лучей таковы, что неравномерность потока частиц в пределах КА будет исчезающее малой. Следовательно, вполне справедливо применение изотропной сферической модели радиационного нагружения, т.е. в пределах КА дозовые нагрузки будут постоянными и зависимыми лишь от параметров орбиты. Следовательно, радиационная устойчивость (или радиационно-наведенное поглощение) аппаратуры будет определяться только линейными размерами. В случае использования бортовых ВОСП таким параметром будет являться длина волоконнооптического тракта.

Для «традиционных» оптических волоконных световодов уровень наведенного поглощения определяется типом ОВ (одномодовое, многомодовое), характером легирующих примесей и технологией изготовления.

Дозовая зависимость радиационно-наведенных потерь в оптических волоконных световодах Да=Да^^) при малых значениях мощности экспозиционной дозы (d(DY)/dt<103 Р/с и относительно небольшой экспозиционной дозе эквивалентного гамма-излучения (Dy<104 Р) имеет линейный характер и может быть выражена как

Да = kD,

где Dy - экспозиционная доза облучения, Р

Исследования радиационной стойкости волоконных световодов [7, 8] позволили с достаточной степенью достоверности опре-

делить значение коэффициента к различных типов. Для ВС типа «кварц-кварц» значение к составляет 0,03 дБ/км, а для ВС типа «кварц-полимер» к = 0,008 дБ/км.

С учетом того факта, что даже на максимально опасных с точки зрения поглощенных доз радиации уровень мощности экспозиционной дозы не превышает значения 3,1-10'3 Р/с, то следует рассмотреть эффекты, возникающие в ОВ под воздействием ионизирующих излучений при малых интенсивностях. В работе [9] рассмотрены механизмы образования наведенных потерь в ОВ под действием проникающей радиации. Наведенные потери в кварцевых стеклах вызваны образованием т.н. центров окраски (ЦО) за счет нарушения химических связей, образующих матрицу (кристаллическую решетку) стекла. В.Д. Бурков и Г. А. Иванов (2008) в своей работе [9] рассматривали следующие основные ЦО: так называемые А’-центры, возникающие за счет разрывов валентных связей -Si-O-Si-, перок-сильные радикалы, появляющиеся в присутствии избытка кислорода в стекле, образование кислородных вакансий и некоторых других дефектов решетки. Все эти дефекты характеризуются образованием свободных носителей заряда (электронов), на которых и происходит поглощение оптического излучения. Следует отметить, что полосы поглощения, характерные для кварцевых стекол, в отсутствии примесей приходятся в основном на коротковолновую (X = 0,163., 0,191., 0,230., 0,248., 0,250 и 0,390 мкм) часть спектра. Исключение составляют пероксильные радикалы, которые имеют полосу поглощения на X = 0,63 мкм, что дает остаточное наведенное поглощение на длинах волн, предназначенных для передачи сигнала по ОВ. Все эти дефекты характерны для беспримесного кварцевого стекла и обладают сравнительно коротким временем жизни. В случае наличия примесей возникновение ЦО будет обусловлено наличием ионных центров поглощения, образующихся вокруг электронных оболочек атомов примеси. Такие центры характеризуются длительным временем существования (от часов до десятков суток) и способны внести значительный вклад в наведенное поглощение, вызванное ионизирующим излучением.

98

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Рис. 2. Поперечное сечение ОВ со структурой фотонного кристалла: а - МОВ со структурой /G-волокна; б - МОВ со структурой PBG-волокна

Меняя химический состав легирующих примесей, возможно несколько повысить радиационную стойкость световодов. Тем не менее, кардинальным образом разрешить возникшую проблему для световодов с распределенным по сечению показателем преломления не удалось.

Авторы разделяют мнение, что волоконно-оптические приборы и системы связи - ключевое направление развития информационных систем. Это мнение справедливо и для аппаратуры космического базирования. Применение волоконных световодов в качестве среды передачи не только снизит массово-габаритные характеристики бортовых систем, но и позволит существенно повысить скорость обработки информации. Появится возможность обработки первичной информации в реальном масштабе времени. За счет такой обработки первичного информационного потока удастся существенно снизить нагрузку на канал связи «орбита КА-Земля», что приведет к повышению эффективности всего космического комплекса в целом.

Решение возникшей проблемы может быть найдено, если мы сможем создать принципиально новую среду передачи оптического сигнала, свободную от недостатков, органически присущих «классическим»

системам на базе оптических волокон с распределенным профилем показателя преломления. Поскольку профильный характер показателя преломления в оптических световодах достигается путем внесения легирующих примесей, то следует поискать возможность создания направляющих систем, полностью исключающих наличие таких примесей.

В последнее время активно исследуется новый тип волоконных световодов - микроструктурные оптические волокна (МОВ). В МОВ, в отличие от «традиционных» оптических волокон, светонесущая структура формируется не за счет изменения показателя преломления по сечению структуры «сердцевина - оболочка», а при помощи продольных микроканалов, встроенных в структуру МОВ, которые наполнены газом (воздухом) [10, 11]. В некоторых источниках структуры МОВ называют фотонно-кристаллическими волокнами (ФКВ) [11, 12].

В микроструктурных, или фотоннокристаллических волокнах прохождение света в сердцевине связано не с эффектом полного внутреннего отражения, а отражения от периодической структуры, и показатель преломления сердцевины может быть любой, а сердцевина - полой. Это обстоятельство наиболее привлекательно для построения

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2009

99

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ВОСП на борту КА. Поскольку распространение света будет происходить в среде, которая мало подвержена воздействию ионизирующих излучений, то в балансе потерь будет полностью исключены потери света в материале.

/G-волокно

(Index-guiding photonic crystal fiber)

Данное волокно является логическим продолжением классических световодов. Правда, направляющие свойства этих волокон обусловлены разностью показателей преломления сердцевины (кварц) и оболочки, которая представляет собой фотонный кристалл. Этот тип волокна позволяет обеспечить весьма высокую широкополосность направляющей системы, причем направляющие свойства сохраняются в диапазоне длин волн, которые недоступны для «классических волокон [10, 12]. Структура поперечного сечения такого ОВ представлена на рис. 2, а.

PBG-волокно (Photonic band gap fiber)

Данный тип оптического волокна со структурой фотонного кристалла изображен на рис. 2, б. Данное волокно имеет полую сердцевину, вокруг которой расположен ряд слоев с периодически изменяющимся коэффициентом преломления. Такие волноводы относятся к классу Брэгговских волокон. В этих волокнах электромагнитные волны отражаются периодическими структурами. Основные свойства таких волокон даны в [10]. В этих волокнах нас интересует прежде всего то обстоятельство, что направляющие свойства Брэгговсих решеток слабо зависят от вносимых оптических потерь. Именно это свойство PBG-волокон позволяет видеть в них основного кандидата на роль оптических направляющих систем, которые и найдут самое широкое применение на борту космических аппаратов.

Отсутствие легирующих примесей в материале волокна, а чистый и сверхчистый кварц способен выдерживать значительные дозовые нагрузки, распространение основной электромагнитной волны в газовой среде, т.е. среде, принципиально малочувствительной к ионизирующей радиации - все это позволяет

прогнозировать высокую степень радиационной устойчивости волоконно-оптических трактов на основе микроструктурированных волокон.

К сожалению, в настоящий момент практически отсутствуют работы, посвященные этому вопросу. Поэтому следует обратить внимание на возможность проведения экспериментальных работ на моделирующих установках для оценки их радиационной стойкости.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В последние годы появились работы, посвященные т.н. оптическим световодам, устойчивым к изгибу, - УИОВ (bend-capable fibre, BCF). По сравнению с обычным волокном в них существенно снижены оптические потери, вызванные «вытеканием» излучения при распространении по изогнутому волокну. Данные характеристики достигались посредством создания сложного профиля показателя преломления путем введения дополнительных оболочек с показателем преломления меньшим, нежели в сердцевине ОВ. Сама сердцевина одномодового ОВ изготавливалась из синтетически модифицированного кварца, свободного от примесей. В некоторых работах [13, 14] волокна такого типа назывались наноструктурированными ОВ. Основной принцип, принятый при создании таких ОВ, заключается в создании вокруг сердцевины круговой области с более низким по сравнению с периферийной внешней оболочкой показателем преломления. Первыми из таких ОВ были созданы волокна с «депрессивной» защитной оболочкой вокруг направляющей сердцевины depressed cladding. Позднее эти ОВ получили название Protected core fibre. Затем, путем добавления дополнительного охранного кольца вокруг сердцевины было создано ОВ Trench-assisted fibre. Благодаря своим высоким характеристикам - низкие начальные потери, стойкость к изгибанию и сердцевина из модифицированного синтетического кварца - эти ОВ нашли применение при создании подводных оптических кабелей. Все вышеперечисленное относится и к фотонным кристаллическим волноводам, о которых говорилось выше. Но на сегодняшний день наилучшими характеристиками к старению и изгибу обладают структуры с

100

ЛЕСНОМ ВЕСТНИК 6/2009

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОМ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

«твердотельным защитным кольцом стекла» (solid glass ring-protected). Эта конструкция обеспечивает потери менее 0,1 дБ на изгибах радиуса до 5 мм. Следует отметить, что по данным [13], характеристики потерь сохраняются до 40 лет. Поскольку это ОВ по имеющимся данным мало подвержено эффектам старения, а к таким эффектам можно отнести и воздействие естественного радиационного фона с интенсивностью до 10-3 Р/час, то следует повнимательнее рассмотреть стойкость ОВ типа solid glass ring-protected к воздействию ионизирующих излучений низкой интенсивности.

Отсутствие легирующих примесей в составе сердцевины такого ОВ, выполненного на основе наноструктурированного плавленого кварца, низкая интенсивность излучения, проникающего в структуру оболочки, а также дополнительная защита за счет наличия внешнего стеклянного покрытия ОВ делает такие волокна весьма перспективными для создания оптических кабелей для эксплуатации на борту КА.

На основании приведенных характеристик и предварительной оценки свойств наноструктурированных ОВ мы вправе ожидать значительного уменьшения параметра к (см. формулу для оценки наведенного поглощения в начале статьи) по крайней мере в пределах одного порядка. Даже такая величина позволит довести время сохранения работоспособности ОВ на борту КА до 30-50 лет.

Библиографический список

1. Перминов, А.Н. Космические войска: Основы управления поддержанием боеготовности и развитием / А.Н. Перминов // Стратегическая стабильность. - 2003. - № 1 - С. 56-62.

2. Бурлаков, А.Б. Антропогенные возмущения ионосферы как дестабилизирующий фактор гелиобиосферных корреляций / А.Б. Бурлаков, Ю.С. Капранов, Г.Э. Куфаль и др. // Вестник Калужского университета. - 2007. - № 1. - С. 15-24.

3. Власова, Н.А. Система мониторинга радиационных условий в магнитосфере Земли на российских

космических аппаратах связи, навигации и телевидения / Н.А. Власова, В.И. Верхотуров, О.С. Графодатский и др. // Космические исследования.

- Т.37. - № 3. - С. 245-255.

4. ГОСТ 25645.138-86 Пояса Земли радиационные естественные. Модель пространственно-энергетического распределения плотности потока протонов.

5. ГОСТ 25645.139-86 Пояса Земли радиационные естественные. Модель пространственно-энергетического распределения плотности потока электронов.

6. Перминов, С.В. Анализ влияния ионизирующих излучений космического пространства на работоспособность и срок службы элементов волоконнооптических систем передачи данных / С.В. Перминов // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2003. - Т. 8. - № 9. - С. 40-44.

7. Беляев, Р.А. Применение метода оптической реф-лектометрии для исследования радиационной устойчивости волоконных световодов / Р.А. Беляев, А.И. Бондарев, И.И. Долгов и др. // Радиотехника.

- 1991. - № 8. - С. 87-90.

8. Бурков, В.Д. Перспективы применения микроструктурных световодов для создания бортовых высокоинформативных систем передачи данных / В.Д. Бурков, С.В. Перминов, Н.А. Харитонов // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2007.

- № 2(51). - С. 23-28.

9. Бурков, В.Д. Научные основы создания устройств и систем волоконно-оптической техники: монография / В.Д. Бурков, Г.А. Иванов. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. - 332 с.

10. Базаров, Е.Н. Электродинамика волоконно-оптических световодов: Монография / Е.Н. Базаров.

- М.: МГУЛ, 2004. - 148 с.

11. Соколов, С.А. Сети доступа и абонентская проводка как наиболее перспективное применение фотонно-кристаллических волокон / С.А. Соколов, Е.А. Зелюдков // Электросвязь. - 2007. - № 4. -С. 58-61.

12. Kuhlmey B. T., White T. P., Maystre D., Renversez G., Botten L.C., Martijn de Sterke C. , McPhedran R.C. , J. Opt. Soc. Am. B, 19, 2331-2339 (2002)

13. Джорж, Дж. Характеристики и применение волокон с улучшенными параметрами изгиба / Дж. Джорж, П. Вайнманн, О. Шур и др. // Lightwave Russian edition. - 2008. - № 3. - С. 24-28.

14. Дойч, Б. Новая технология создает предпосылки для прокладки оптического кабеля в многоквартирных домах / Б. Дойч, Д. Веласкес // Lightwave Russian edition. - 2008. - № 1. - С. 30-35.

ЛЕСНОМ ВЕСТНИК 6/2009

101

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.