Волоконно-оптические акустические сенсоры на брэгговских решетках
Диссертация
Проведена оптимизация геометрических размеров и механических параметров материала покрытия на основе модели Хокера. Определены оптимальные соотношения модуля Юнга, коэффициента Пуассона и внешнего диаметра материала покрытия, для увеличения акустической чувствительности оптического волокна более чем в 100 раз. Разработанная концепция построения распределенной линии волоконно-оптических… Читать ещё >
Список литературы
- Cranch, G.A. Large-Scale Multiplexing of Interferometric Fiber-Optic Sensors Using TDM and DWDM/ G.A. Cranch, P. J. Nash// Lightwave Technol.-2001.-№ 19(5).-C. 687.
- Nash, P.J. High-efficiency TDM/WDM architectures for seismic reservoir monitoring/ P.J. Nash, A. Strudley, R. Crickmore, J. DeFreitas// Proc. SPIE.-2009.-№ 7503.-75037T.
- Новые разработки буксируемых антенн для подводных лодок ВМС США ВМС и кораблестроение// Дайджест зарубежной прессы (по материалам зарубежных источников).- 2008 № 51.
- Nakstad, Н. Realisation of a full-scale fibre-optic ocean bottom seismic system/ H. Nakstad, J. T. Kringlebotn// 19th Int. Conf. on Optical Fiber Sensors, Proc. SPIE.- 2008.- № 7004, — C. 288.
- Kringlebotn, J. T. Fibre optic ocean bottom seismic cable system- from innovation to commercial success/ T. Kringlebotn, H. Nakstad, M. Eriksrud// 20th Int. Conf. on Optical Fiber Sensors Proc. SPIE.- 2009, — № 7503.- C. 277.
- Shizhuo, Y. Fiber Optic Sensors/ Y. Shizhuo, P. B. Ruffin, T. S. Francis// 2nd CRC Press, Taylor & Francis Group.- 2008.
- Hodgson, W. Optimization of Large-Scale Fiber Sensor Arrays Incorporating Multiple Optical Amplifiers — Part I: Signal-to-Noise Ratio Craig/ W. Hodgson, J. L. Wagener, M. J. F. Digonnet, J. S. Herbert// Journal of Lightwave Technology.- 1998, — № 2(16).
- Digonnet, M. J. F. Acoustic Fiber Sensor Arrays / M. J. F. Digonnet, B. J. Vakoca, C. W. Hodgson, G. S. Kino Edward L. // Second European Workshop on Optical Fibre Sensors. Proceedings of SPIE.- 2004.- № 5502.- C. 39−50.
- Cranch, A. G. Large-scale remotely interrogated arrays of fiber-optic interferometric sensors for underwater acoustic applications/ A. G. Cranch, P. J. Nash, C. K. Kirkendall// IEEE Sensors Journal.- 2003, — № 1(3).-C. 19−30.
- Hodgson, C. W. Large-scale interferometric fiber sensor arrays with multiple optical amplifiers/ C. W. Hodgson, M. J. F. Digonnet, H. J. Shaw// Optics Letters.-1997 № 21(22).-C. 1651−1653.
- Houston, M. H. Seismic fiber optic multiplexed sensors for exploration and reservoir management/ M. H. Houston// Proceedings of SPIE.-2000- № 4202.-C. 31−38.
- Houston M. H. Fiber optic sensor systems for reservoir fluids management/ M. H. Houston, B. N. P. Paulsson, L. C. Knauer// OTC1193I, Offshore Technology Conference, Houston 2000.
- Changsen, S. Multiplexing of fiber-optic acoustic sensors in a Michelson interferometer configuration/ Changsen Sun// Optics Letters 2003 — 12(28).
- Benjamin, J. V. A Novel Fiber-Optic Sensor Array Based on the Sagnac Interferometer/ Benjamin J. Vakoc, Michel J. F. Digonnet and Gordon S. Kino.// Journal of Lightwave Technology.- 1999.- № 11(17).
- Digonnet, M. J. F. Acoustic Fiber Sensor Arrays / M. J. F. Digonnet, B. J. Vakoca, C. W. Hodgson, G. S. Kino Edward L. // Second European Workshop on Optical Fibre Sensors. Proc. SPIE.- 2004, — № 5502.
- Blin, S. Pickup Suppression in Sagnac-Based Fiber-Optic Acoustic Sensor Array/ Stephane Blin, Michael Bishop, Krishnan Parameswaran, Michel J. F. Digonnet, Gordon S. Kino// Proc. SPIE.- 2005, — № 6004.
- Benjamin, J. Demonstration of a folded Sagnac sensor array immune to polarization-induced signal fading/ Benjamin J. Vakoc, Michel J. F. Digonnet and Gordon S. Kino// Applied Optics.-2003.-№ 36(42).
- Nicholas, B. Musical instrument recordings made with a fiber Fabry-Perot cavity: photonic guitar pickup/ Nicholas Ballard, Daniel Paz-Soldan, Peter Kung, Hans-Peter Loock// Applied Optics.- 2010, — № 11(49).- C. 2198−2203.
- Yanyu, Z. Fiber Bragg grating coherence spectrum, modeling, simulation and characteristics/ Zhao Yanyu, Palais C Joseph// Journal of Lightwave Technol.-1997 № 1(15).-C. 154−161.
- Chen, C. Sensitivity of tilted fiber Bragg grating sensors with different cladding thicknesses/ C. Chen, C. Caucheteur, P. Megret, J. Albert, // Proceedings of the 18th Conference on Optical Fiber Sensors (OFS-18).- 2006.-TuE31.
- Othonos, A. Fiber Bragg gratings/ A. Othonos // Rev. Sci. Instrum.- 1997.-12(68).-C. 4309−4341.
- Kanellopoulos, S. Simultaneous strain and temperature sensing with photogenerated gratings/ S. Kanellopoulos, V. Handerek, A. Rogers// Optics Letters.-1995,-№ 20,-C. 333−335.
- Kashyap, R. Fiber Bragg Gratings/ R. Kashyap// San Diego, CA: Academic Press.- 1999,-C. 478.
- Yuen, M.J. Ultraviolet absorption studies of germanium silicate glasses/ M.J. Yuen // Appl. Opt- 1982, — № 1(21).- C. 136−140.
- Dong, L. Ultraviolet absorption in modified chemical vapor deposition performs/ L. Dong, J. Pinkstone, P.St.J. Russell, D.N. Payne// Opt. Soc. Am. B.-1994.-№ 10(11).- C. 2106−2111.
- Jackson, J.M. Preparation effects on the UV optical properties of Ge02 glasses/ J.M. Jackson, M.E. Wells, G. Kordas, D.L. Kinser, R.A. Weeks, R.H. Magruder//Appl. Phys.- 1985, — № 6(58).- 2308−2311.
- Lemaire, P. J. High pressure H2 loading as a technique for achieving ultrahigh UV photosensitivity and thermal sensitivity in Ge02 doped optical fibers/ P. J. Lemaire, R. M. Atkins, V. Mizrahi, W. A. Reed// Electron. Lett.-199 329.-C. 1191−1193.
- Hill, K. O. Birefringent photosensitivity in monomode optical fiber: Application to the external writing of rocking filters/ K. O. Hill, F. Bilodeau, B. Malo, D. C. Johnson// Electron. Lett.- 1991.- № 27, — C 1548−1550.
- Tasi, T. E. Index structure of fiber Bragg gratings in Ge-Si02 fibers/ T. E. Tasi, G. M. Williams, and E. J. Friebele// Opt. Lett.- 1997.- № 22.- C. 224−226.
- Poumellic, B. UV induced densification during Bragg grating inscription in Ge: Si02 pre-forms/ Poumellic, P. Gu' enot, I. Riant, P. Sansonetti, P. Niay// Opt. Mat.- 1995.- № 4.- C. 44149.
- Hill, K. 0. Bragg gratings fabricated in monomode photosensitive optical fiber by UV exposure through a phase mask/ K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, J. Albert//Appl. Phys. Lett.- 1993,-№ 62, — C. 1035−1037.
- Hosono, H. Nature and origin of the 5-eV band in Si02: Ge02 glasses/ H. Hosono, Y. Abe, D. L. Kinser, Y. Abe, D. L. Kinser, R. A. Weeks, K. Muta, H. Kawazoe// Phys. Rev. B.- 1995.-№ 46, — C.445−451.
- Hosono, H. Nature and origin of the 5-eV band in Si02: Ge02 glasses/ H. Hosono, Y. Abe, D.L. Kinser, R.A. Weeks, K. Muta, H. Kawazoe// Phys. Rev. B.-1992,-№ 18(46).-C. 11 445−11 451.
- Неуструев, В.Б. Электрострикционный механизм образования брэгговской решетки в германосиликатных световодах/ В.Б. Неуструев// Квантовая электроника.-2001.-№ 11(31).- С. 1003−1006.
- Bilodeau, F. Photosensitization of optical fiber and silica-on-silicon/silica waveguides/ F. Bilodeau, B. Malo, A. Albert, D.C. Johnson, K.O. Hill, Y. Hibino, M. Abe, M. Kawachi // Opt. Lett- 1993,-№ 12(18).- C. 953−955.
- Васильев, C.A. Волоконные решетки показателя преломления и их применение/ С. А. Васильев, О. И. Медведков, И. Г. Королев, А. С. Божков, А. С. Курков, Е.М. Дианов// Квантовая электроника- 2005.-№ 12(35) .- С.1085−1103.
- Othonos, A. Fiber Bragg Gratings: Fundamentals and Applications in Telecommunication and Settings/ A. Othonos, K. Kalli // Norwood, Mass.: Artech House.-1999.-C. 149−154.
- Askins, C.G. Fiber Bragg reflectors prepared by a single excimer pulse/ C.G. Askins, Т.Е. Tsai, G.M. Williams, M.A. Putnam, M. Bashkansky, E.J. Friebele// Optics Letters.- 1992.- № 17.- C. 833−835.
- Askins, C.G. Stepped-wavelength optical-fiber Bragg grating arrays fabricated in line on a draw tower/ C.G. Askins, M.A. Putnam, G.M. Williams, E.J. Friebele// Optics Letters.- 1994.-№ 19.- C. 147−149.
- Lindner, E. Thermal regeneration of fiber Bragg gratings in photosensitive fibers/ E. Lindner, C. Chojetzki, S. Brueckner, M. Becker, M. Rothhardt, H. Bartelt// Opt. Expr.- 2009.- № 17.- C. 12 523−12 531.
- Erdogan, T. Decay of ultraviolet-induced fiber Bragg gratings/ T. Erdogan, V. Mizrahi, P. J. Lemaire, D. Monroe// Appl. Phys.- 1994.- № 76.- C. 73−80.
- Okawara, C. Fiber optic interferometric hydrophone using fiber Bragg grating with time division multiplexing/ C. Okawara and K. Saijyou// Acoust. Sci. & Tech.- 2007.-№ 1(28).
- Crunelle C. Quasi-distributed temperature sensor combining Fiber Bragg Gratings and temporal reflectometry technique interrogation/ C. Crunelle, C. Caucheteur, M. Wuilpart, P. Megret// Optics and Lasers in Engineering.- 2009.-№ 47.-C. 412−418.
- Bilodeau, F. An all-fiber dense-wavelength-division multiplexer/ demultiplexer using photoimprinted Bragg gratings/ F. Bilodeau, D. C. Johnson, S. Theriault, B. Malo, J. Albert, K. O. Hill// IEEE Photon. Technol. Lett.- 1995.-№ 7- C. 388−390.
- Baumann, J. Compact all-fiber add-drop-multiplexer using fiber Bragg gratings/ J. Baumann, J. Seifert, W. Nowak, M. Sauer// IEEE Photon. Technol. Lett.- 1996.-№ 8.-C. 1331−1333.
- Tanaka, S. Fiber Bragg grating hydrophone array using multi-wavelength laser: simultaneous multipoint underwater acoustic detection/ S. Tanaka, A. Wada, N. Takahashi// Proc. SPIE.- 2009.- № 7503.
- Okawara, C. Fiber optic FBG interferometric hydrophone array using TDM and WDM/ C. Okawara, H. Himamura, M. Nakata, H. Uchida// Technical Report.2006.-№ 6936.-C. 13.
- Meltz, G. Overview of fiber grating-based sensors/ G. Meltz// Proc. SPIE, Distributed and Muliplexed Sensors VI.- 1996, — № 2838.- C.2−23.
- Kersey, D. Progress toward the development of practical fiber Bragg grating instrumentation systems/ D. Kersey, M. A. Davis, T. A. Berkoff, D. G. Bellemore, K. P. Koo, R. T. Jones// Proc. SPIE, Fiber Optic and Laser Sensors XIV.- 1996.2839.- C.40−64.
- Morey, W. W. Recent advances in fiber grating sensors for utility industry applications/ W. W. Morey, G. Meltz, J. M. Weiss// Proc. SPIE, Self Calibrated Intelligent Optical Sensors and Systems.- 1995,-№ 2594, — C. 90−98.
- Okawara, C. Fiber optic interferometric hydrophone using fiber Bragg grating with wavelength division multiplexing/ C. Okawara, K. Saijyou// Acoust. Sci. & Tech.- 2008.- № 3(29).
- Okawara, C. Fiber optic interferometric hydrophone using fiber Bragg grating with time division multiplexing/ C. Okawara, K. Saijyou// Acoust. Sci. & Tech.-2007,-№ 1(28).
- Shih-Chu, H. Modified phase-generated carrier demodulation compensated for the propagation delay of the fiber/ H. Shih-Chu, H. Lin// Applied Optics.-2007.-№ 31(46).
- Пат. US 5 212 825 Соединенные Штаты Америки. Synthetic Heterodyne Demodulator Circuit/ Michael R. Layton 1993.
- Hill, D.J. Gain in hydrostatic pressure sensitivity of coated fibre Bragg grating/ D.J.Hill G.A.Cranch// Electronics letters.- 1999.- № 15(35).
- Hocker, G. B. Fiber optic acoustic sensors with composite structure: an analysis/ G. B. Hocker// Applied Optics.- 1979.- № 21(18).
- Budiansky B. Pressure sensitivity of clad optical fiber/ B. Budiansky, D.C. Drucker, G.S. Kino, J. R. Rice//, Applied Optics.- 1979.- № 24(18).
- Удд, Э. Волоконно- оптические датчики. Вводный курс для инженеров и научных работников/ Э Удд// Техносфера 2008 — С. 520.
- Ярив, А. Оптические волны в кристаллах/ А. Ярив, П. Юх,// Мир-1987,-С. 616.
- Hughes, R. Static pressure sensitivity amplification in interferometric fiberoptic hydrophones/ R. Hughes, J. Jarzynski// Applied Optics.- 1980, — № 1 (19).
- Kuei-Chu, H. Fiber Bragg grating sequential UV-writing method with realtime interferometric side-diffraction position monitoring/ Kuei-Chu Hsu, Lih-Gen Sheu, Kai-Ping Chuang Shu-Hui Chang, Yinchieh Lai// Optics Express.- 2005,10(13).
- Ahn, J. T. Fiber-optic sensor array without polarization-induced signal fading/ J. T. Ahn, B. Y. Kim// Optics Letters.- 1995.- № 4(20).
- Kersey, A. D. Polarization diversity detection for fiber interferometers using active feedback control of output polarization-mode selection/ A. D. Kersey, M. J. Marrone, A. Dandridge// Optics Letters.- 1990, — 22(15).
- Mitomi, О. High-Speed LiNb03 Optical Modulators/ О. Mitomi // Taylor and Francis Group.- 1999.- 5(12).- C. 815−940.
- Haijun, Q. Ultraviolet photorefractivity features in doped lithium niobate crystals/ Q. Haijun, X. Jingjun, Z. Guoquan, Z. Xinzheng, S. Qian, Z. Guangyin // Physical Review.- 2004, — № 70.- C. 94−101.
- Volk, T. Lithium Niobate Defects, Photorefraction and Ferroelectric Switching/ T. Volk, M. Wohlecke // Springer Series in Material Science.- 2008.-№ 115.
- Петров, М.П. Электрически управляемый интегрально-оптический фильтр/ М. П. Петров, А. В. Шамрай, А. С. Козлов, И. В. Ильичев, // Письма в ЖТФ 2004.- № 3(30).- С. 75−81.
- Публикации в изданиях, входящих в перечень, рекомендованный ВАК РФ длязащиты кандидатских диссертаций:
- AI. Мешковский И. К., Киселев С. С., Куликов A.B., Новиков Р. Л. Дефекты намотки оптического волокна при изготовлении чувствительного элемента волоконно-оптического интерферометра. Приборостроение, № 2, 2010, — с.47−51.
- А2. Куликов A.B., Артеев В. А., Мешковский И. К., Стригшее В. Е. Метод повышения чувствительности волоконно-оптического гидрофона. Оптический журнал, т.78, № 3, 2011- с.84−87.
- A3. Мешковский И. К, Унтилов A.A., Киселев С. С., Куликов A.B., Новиков Р. Л. Качество намотки чувствительного элемента волоконно-оптического гироскопа. Приборостроение, т.54, № 7, 2011- с.76−79.
- А5. Варжелъ С. В., Куликов A.B., Стригшее В. Е., Мешковский И. К. Запись брэгговских решеток в двулучепреломляющем оптическом волокне с повышенной фоторефрактивностью одиночным 20-нс импульсом эксимерного лазера. Оптический журнал, т.79, № 4, 2012 с.85−88.
- А7. Куликов A.B., Игнатьев A.B. Обзор волоконно-оптических систем охраны периметра, Алгоритм безопасности, № 4, 2010 с.56−61.
- А8. Куликов A.B. Волоконно-оптическая система охраны периметра на брэгговских решетках, как перспективный метод мониторинга безопасности объекта, Ползуновский альманах, № 2, 2010 с.274−278.
- All. Артеев B.A., Варжелъ С. В., Куликов A.B. Распределенный волоконно-оптический датчик акустического давления на брэгговских решетках. Сборник трудов VII международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2011», 2011- с.509−510.
- А13. Кулаченков Н. К., Куликов A.B., Варжелъ С. В. Моделирование установки для записи волоконно-оптических брэгговских решеток. Сборник трудов VII международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2011, 2011.- с.358−360.