Комбинированные двухкомпонентные многоадресные волоконные брэгговские структуры

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Приводятся результаты модельного и экспериментального исследования спектральных характеристик отражения комбинированных адресных волоконных брэгговских структур (КАВБС) асимметричного и симметричного типа. КАВБС, так же, как известные волновые (2l-АВБС) и фазовые (2π-АВБС), является двухкомпонентной, но в отличие от них, как минимум одна из её компонент является волоконной брэгговской решёткой с фазовым сдвигом, как правило, равным π (l/π-ВБР). Это позволяет на базе двухкомпонентных КАВБС впервые построить многоадресные сенсорные структуры, более простые в изготовлении и устойчивые к коллизиям появления в многосенсорных системах ложных адресных частот. В результате анализа КАВБС асимметричного типа, в структуре которой одна l/π-ВБР и одна классическая ВБР (l-ВБР), и симметричного типа, в структуре которой две l/π-ВБР, было выявлено влияние физической длины решёток и величины наведённого показателя преломления волокна в зоне записи компонент на итоговую форму их спектральных характеристик отражения, а также определены его значения для реализации различных режимов работы на отражение и пропускание. Кроме того, показано, что в них можно сформировать дополнительные адресные частоты, соответствующие пикам отражения l/π-ВБР, которые лежат в диапазоне единиц ГГц и могут быть различными. Это позволяет снизить стоимость адресного радиофотонного интеррогатора, который при использовании 2l- и 2π-АВБС требует применения фотодетекторов с полосой пропускания в десятки ГГц, соответствующей значениям их адресных частот. Представлена оценка возможности применения предлагаемых структур на примере многосенсорных приложений для интеллектуальных энергосистем, построенных по концепции Smart Grid Plus.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Рустам Шаукатович Мисбахов

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Email: OGMorozov@kai.ru
ORCID iD: 0000-0003-0742-7827
SPIN-код: 7587-8657

кандидат технических наук, доцент кафедры радиофотоники и микроволновых технологий

Россия, 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10

Вадим Игоревич Артемьев

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Email: OGMorozov@kai.ru
ORCID iD: 0000-0002-9579-9120
SPIN-код: 3471-4445

кандидат технических наук, доцент кафедры радиофотоники и микроволновых технологий

Россия, 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10

Олег Геннадьевич Морозов

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Автор, ответственный за переписку.
Email: OGMorozov@kai.ru
ORCID iD: 0000-0003-4779-4656
SPIN-код: 4446-4570

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры радиофотоники и микроволновых технологий

Россия, 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10

Евгений Владимирович Куликов

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Email: OGMorozov@kai.ru
ORCID iD: 0000-0002-3825-8862
SPIN-код: 3643-5559

аспирант кафедры радиофотоники и микроволновых технологий

Россия, 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10

Владимир Александрович Иваненко

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Email: OGMorozov@kai.ru
ORCID iD: 0000-0002-1731-1273
SPIN-код: 5739-2344

аспирант кафедры радиофотоники и микроволновых технологий

Россия, 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10

Серафим Наильевич Нигматуллин

Казанское приборостроительное конструкторское бюро

Email: OGMorozov@kai.ru
ORCID iD: 0009-0007-7531-330X
SPIN-код: 1701-8984

инженер 1-й категории

Россия, 420061, Казань, Сибирский тракт, 1

Ленар Дамирович Ибрагимов

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Email: OGMorozov@kai.ru
ORCID iD: 0009-0004-3926-2179

аспирант кафедры радиофотоники и микроволновых технологий

Россия, 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10

Список литературы

  1. Волоконные брэгговские решетки с двумя фазовыми сдвигами как чувствительный элемент и инструмент мультиплексирования сенсорных сетей / Рус. Ш. Мисбахов, Рин. Ш. Мисбахов, О. Г. Мо-розов и др. // Инженерный вестник Дона. 2017. № 3. URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2017/4343 (дата обращения: 01.05.2024).
  2. Морозов О. Г., Сахабутдинов А. Ж. Адресные волоконные брэгговские структуры в квазираспределённых радиофотонных сенсорных системах // Компьютерная оптика. 2019. Т. 43, № 4. С. 535-543. doi: 10.18287/2412-6179-2019-43-4-535-543
  3. Modelling and record technologies of address fiber Bragg structures based on gratings with two symmetrical pi-phase shifts / O. G. Morozov, A. Z. Sakhabutdinov, I. I. Nureev et al. // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1368. P. 022048. doi: 10.1088/1742-6596/1368/2/022048
  4. Modelling and record technologies of address fiber Bragg structures based on two identical ultra-narrow gratings with different central wavelengths / O. G. Morozov, A. Z. Sakhabutdinov, I. I. Nureev et al. // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1368. P. 022049. doi: 10.1088/1742-6596/1368/2/022049
  5. Mathematical modeling of the optical response from addressed fiber Bragg structure based on Lorentz function / T. A. Agliullin, R. R. Gubaidullin, O. G. Morozov et al. // Proc. SPIE. 2020. Vol. 11516. P. 1151614. doi: 10.1117/12.2556726
  6. Mathematical modeling of optical response of address fiber Bragg structure using Gauss function / R. R. Gubaidullin, T. A. Agliullin, O. G. Morozov et al. // Proc. SPIE. 2020. Vol. 11516. P. 1151615. doi: 10.1117/12.2557598
  7. Multi-addressed fiber Bragg structures for microwave photonic sensor systems / O. Morozov, A. Sakhabutdinov, V. Anfinogentov et al. // Sensors. 2020. Vol. 20(9). P. 2693. doi: 10.3390/s20092693
  8. Maskevich K. V., Misbakhov Rin. Sh., Morozov O. G. Fiber optic technologies for diagnostic monitoring of digital energy grids based on 'Smart Grids Plus' concept // Proc. IEEE. RusAutoCon. 2018. P. 8501617. doi: 10.1109/RUSAUTOCON.2018.8501617
  9. Experimental investigation and simulation of phase-shifted fiber Bragg gratings / V. A. Novikova, S. V. Varzhel, E. A. Loseva et al. // Journal of optical technology. 2021. Vol. 88, Iss. 6. Pp. 315-320. doi: 10.1364/JOT.88.000315
  10. Bandwidth controllable transmission filter based on Moiré fiber Bragg grating / L. Zhao, L. Li, A. Luo, et al. // Optik. 2002. Vol. 113, Iss. 9. Pp. 464-468. doi: 10.1078/0030-4026-00188
  11. Overview of addressed fiber Bragg structures’ development / T. Agliullin, G. Il’In, A. Kuznetsov et al. // Photonics. 2023. Vol. 10(2). P. 175. doi: 10.3390/photonics10020175
  12. de Oliveira Silva S. F. Fibre Bragg grating based structures for optical sensing and filtering. Porto: Universidade do Porto, 2007. 162 p.
  13. Адресный волоконно-оптический датчик для измерения относительной влажности в комплектных распределительных устройствах / Рин. Ш. Мисбахов, А.Н. Васёв, А. Ж. Сахабутдинов и др. // Радиостроение. 2020. № 1. С. 1-16. doi: 10.36027/rdeng.0120. 0000157
  14. Адресный волоконно-оптический датчик акустического обнаружения частичного разряда в комплектных распределительных устройствах / Рин. Ш. Мисбахов, А.Н. Васёв, А. Ж. Сахабутдинов и др. // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2019. Т. 15. № 3. С. 101-110. doi: 10.17122/1999-5458-2019-15-3-101-110
  15. Methodological approaches to the choice of energy storage and optimization of their parameters to improve the electric power quality in various types of electric power systems / K. Bakhteev, A. Fedotov, N. Chernova et al. // Proc. of ELEKTROENERGETIKA. 2019. Pp. 488-493.
  16. Misbakhov Rin. Sh. Combined Raman DTS and address FBG sensor system for distributed and point temperature and strain compensation measurements // Proc. IEEE of UralCon. 2019. P. 8877691. doi: 10.1109/URALCON.2019.8877691
  17. Misbakhov Rin. Sh. Combined Brillouin OFDA and address FBG sensor system for distributed and point temperature measurements // Proc. IEEE of UralCon. 2019. P. 8877685. doi: 10.1109/URALCON.2019.8877685
  18. Контроль температуры и геометрии шин обмоток силовых трансформаторов. Постановка задачи научных исследований / В. А. Иваненко, И. И. Нуреев, А. Ж. Сахабутдинов и др. // Электроника, фотоника и киберфизические системы. 2022. Т. 2., № 4. С. 79-85. URL: https://elphoto.kai.ru/article/view/499 (дата обращения: 01.05.2024).
  19. Куликов Е. В. Адресные волоконные брэгговские решетки для контроля скорости фронта ударной волны в трубопроводах // Электроника, фотоника и киберфизические системы. 2023. Т. 3(1). С. 42-54. URL: https://elphoto.kai.ru/article/view/522 (дата обращения: 01.05.2024).
  20. Многоадресные волоконные брэгговские структуры в радиофотонных сенсорных системах / Т. А. Аглиуллин, В. И. Анфиногентов, Р. Ш. Мисбахов и др. // Труды учебных заведений связи. 2020. Т. 6. № 1. С. 6-13. doi: 10.31854/1813-324X-2020-6-1-6-13

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Асимметричная КАВБС (+/π)-АВБС: а) эскиз структуры, б) эскиз спектральной характеристики на отражение

Скачать (285KB)
3. Рис. 2. Спектральная характеристика отражения (λ+λ/π)-АВБС (модель)

Скачать (256KB)
4. Рис. 3. Спектральная характеристика отражения (λ+λ/π)-АВБС (пробная запись)

Скачать (466KB)
5. Рис. 4. Симметричная КАВБС (2λ/π-АВБС): а) эскиз структуры, б) эскиз спектральной характеристики отражения

Скачать (313KB)
6. Рис. 5. Спектральная характеристика отражения 2λ/-АВБС (модель)

Скачать (296KB)
7. Рис. 6. Спектральная характеристика отражения 2λ/-АВБС (пробная запись)

Скачать (531KB)
8. Рис. 7. Спектральная характеристика отражения (λ+λ/π)-АВБС: красная линия – L = 20 мм; синяя линия – L = 30 мм; зелёная линия – L = 40 мм при постоянном nmod для /π-ВБР-компоненты

Скачать (345KB)
9. Рис. 8. Спектральная характеристика отражения (λ+λ/π)-АВБС при L = 30 мм: красная линия – nmod = 1∙10-5; синяя линия – nmod = 3∙10-5; зелёная линия – nmod = 5.5∙10-5

Скачать (327KB)
10. Рис. 9. Спектральная характеристика отражения (λ+λ/π)-АВБС: λ-ВБР-компонента – nmod = 1∙10-4; λ/π-ВБР-компонента – nmod = 1.3∙10-4

Скачать (270KB)
11. Рис. 10. Спектральная характеристика отражения 2λ/π-АВБС при nmod = 5.5∙10-5: L1 = 30 мм; L2 = 20 мм

Скачать (293KB)
12. Рис. 11. Спектральная характеристика отражения 2λ/π-АВБС: /π-ВБР1 – nmod = 1.3∙10-4, L = 30 мм; /π-ВБР2 – nmod = 1∙10-4, L = 20 мм

Скачать (252KB)
13. Рис. 12. Расширенная функциональная схема ВОМСС контроля аксиальной и радиальной геометрии обмоток силовых трансформаторов

Скачать (425KB)
14. Рис. 13. Расширенная функциональная схема ВОМСС контроля температуры: А – диспетчерская; Б – объект контроля с внедрёнными ВОД на основе 2λ/π-АВБС или (+/π)-АВБС; 1 – оптический кросс; 2 – АРФИ; 3 – настенный оптический кросс

Скачать (219KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».