CC BY
10DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-166-167
ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЕ АДРЕСНЫЕ ВОЛОКОННЫЕ БРЭГГОВСКИЕ СТРУКТУРЫ - НОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ РАДИОФОТОННЫХ МНОГОСЕНСОРНЫХ СЕТЕЙ
1 1 * 1 2 1
Морозов О.Г. , Сахабутдинов А.Ж. , Нуреев И.И. ' Мисбахов Р.Ш. , Кузнецов А.А.
'Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ, г. Казань 2Казанский государственный энергетический университет, г. Казань E-mail: azhsakhabutdinov@kai.ru
Трехкомпонентная адресная волоконная брэгговская структура (ТАВБС) - это квазипериодическая структура, сформированная в сердцевине оптического волокна, спектральный отклик от которой в оптическом диапазоне представляет собой трехчастотный сигнал, локализованный в «узкой» части спектра, разностные частоты между составляющими которого много меньше (на пять и более порядков) несущих оптических частот и соответствуют радиочастотной области спектра. Характерной особенностью ТАВБС, как и двухкомпонентных АВБС (ДАВБС) [1], является инвариантность указанных разностных частот при наложении на структуру деформационных или температурных полей, что позволяет использовать их в качестве чувствительных элементов измерительных систем с обеспечением адресных свойств, при этом разностные частоты называются адресными.
Существует как минимум два подхода к формированию ТАВБС - это внесение в периодическую структуру ВБР трех фазовых п-сдвигов (3п-ВБР, рис. 1) [2] и формирование ВБС из набора трех сверхузкополосных ВБР (3А,-ВБР, рис. 2) [1], что и является первой классификацией ТАВБС.
ДАВБС
.AI
CTАВБС
НТАВБС
£
AI
fcfc
А2 AI
Длина волны, (нм)
б
Э' О
А2
AI A3
Длина волны, (ни)
Длгтна волны. (нм)
а О в
Рис. 1. ТАВБС, работающие на пропускание 3п-ВБР: а - ДАВБС, одноадресная (А1); б - СТАВБС, двухадресная (А1, А2); в - НТАВБС, трехадресная (А1, А2, А3)
ДАВБС
СТАВБС
НТАВБС
„ Л 1
AI
1. I ,1
Гм
f-r-
А2 Л I
Длина волны, (ны) Длина волны, (нас) Длина волны, (нц)
а б в
Рис. 2. ТАВБС, работающие на отражение 3Х-ВБР: а - ДАВБС, одноадресная (А1); б - СТАВБС, двухадресная (А1, А2); в - НТАВБС, трехадресная (А1, А2, А3)
Второй классификацией ТАВБС может быть классификация по количеству формируемых адресов:
НТАВБС - ТАВБС с подавленной центральной адресной компонентной, фактически представляющая собой ДАВБС - одноадресная ТАВБС (рис. 1,а, рис. 2,а);
СТАВБС - симметричная ТАВБС с боковыми адресными компонентами, разнесенными на одинаковую адресную частоту от центральной адресной составляющей - двухадресная ТАВБС (рис. 1,б, рис. 2,б).
НТАВБС - несимметричная ТАВБС с боковыми адресными компонентами, разнесенными на неодинаковые адресные частоты от центральной адресной составляющей - трехадресная ТАВБС (рис. 1,в, рис. 2,в).
Третьей классификацией является классификация по совпадению частоты центральной адресной компоненты (ЧЦАК) или частоты боковых адресных компонент (ЧБАК) и брэгговской частоты (БЧ) всей БВС в целом (рис. 3 и рис. 4).
В этом случае можно говорить о решении задач измерений при различных вариантах расположения БЧ. На рис. 3 приведены варианты 3п-ВБР ТАВБС: БЧ находится в середине между ЧБАК (рис. 3,а); БЧ совпадает с ЧЦАК (рис. 3,6); БЧ не совпадает с ЧЦАК (рис. 3,в).
БЧ
ЧЦАК = БЧ
ЧЦАК И БЧ
чвл>
К :ЧБАК
ЧБАК
ЧБАК
4bAjk"
ЧКАК
Дянна волны, (ми) Длина волны, (мы) Длина волны, (км)
а б в
Рис. 3. ТАВБС, работающие на пропускание 3п-ВБР (варианты): а - БЧ в середине между ЧБАК; б - БЧ сопадает с ЧЦАК; в - БЧ не совпадает с ЧЦАК
В случае 3п-ВБР ТАВБС БЧ находится строго в середине БВС и относительно нее ведется отсчет частотных расстояния ее адресных компонент.
Возможность говорить о произвольном положении БЧ всей структуры в целом вытекает из инвариантности положения адресных компонент при приложении к структуре физических полей и характерно только для 3А.-ВБР ТАВБС.
На рис. 4 приведены варианты 3А.-ВБР ТАВБС: БЧ совпадает с левой ЧБАК (рис. 4,а); БЧ совпадает с правой ЧБАК (рис. 4,б); БЧ совпадает с ЧЦАК (рис. 4,в).
ЧЦАК ЧЦАК = БК
Длина волны, (ии) Длина волны, (ни) Дшша волны, (км)
а б в
Рис. 4. ТАВБС, работающие на отражение 3Х-ВБР (варианты): а - БЧ совпадает с левой ЧБАК; б - БЧ сопадает с правой ЧБАК; в - БЧ совпадает с ЧЦАК
Таким образом, в случае 3А.-ВБР ТАВБС БЧ может находиться в произвольном положении, в том числе и между адресными компонентами. Несмотря на это, относительно нее ведется отсчет частотных расстояний для ее адресных компонент. По ней же определяется и общий сдвиг центральной длины волны ТАВБС. Следует отметить, что приведенная классификация ТАВБС органично включила в себя ДАВБС [1] как ТАВБС с исключенной центральной адресной компонентой (аналогично амплитудно-модулированному колебанию с подавленной несущей).
Конкретные применения ТАВБС налагают определенные требования на форму их спектра отражения/пропускания, которая определяется профилем показателя преломления входящих в их структуру брэгговских решеток. Общими требованиями к указанным структурам является ширина полосы пропускания адресных элементов в 0,0005/0,01 нм и частотный разнос между ними в 10-100 ГГц, обеспечивающие высокую разрешающую способность измерений различных физических величин при высокой вероятности физической реализуемости и ее невысокой стоимости.
Развитие методов обработки информации, полученной с ТАВБС, позволили снизить требования к ширине полосы пропускания/отражения адресных элементов [3]. А новые сплит-адресные ВБС, которые впервые будут представлены в докладе, позволят снизить требования и к полосе пропускания фотодетекторов системы.
Литература
1. Морозов О.Г., Сахабутдинов А.Ж., Компьютерная оптика 43, 535-543 (2019)
2. Morozov O. G. et al, Sensors 20, 2693 (2020)
3. Аглиуллин Т.А. и др., Вестник ПГТУ№4(48), 72-81 (2020)
