Методы и средства измерения внешних воздействий на основе волоконно-оптических интерферометров

УДК 621.372.8
Авторы Рябцев Виталий Николаевич
Гончаренко Игорь Андреевич, доктор физико-математических наук, доцент
Ильюшонок Александр Васильевич, кандидат физико-математических наук, доцент

Аннотация Предложены конструкции и принципы функционирования датчиков для измерения величины и направления деформаций измеряемых объектов и определения напряженности электрического поля. Векторный датчик на основе волоконных интерферометров позволяет измерять величину и направление деформаций и смещений измеряемых объектов. Диапазон измерения достигает 5 мм, точность определяется шагом перемещения сканирующего зеркала и на используемой элементной базе составила 10 мкм. Датчик на основе микрокольцевых резонаторов на базе щелевых волноводов, заполненных ЖК, позволяет измерять напряженность электрических полей в диапазоне от 10 до 3?106 В/м с точностью до 1 В/м. Быстродействие датчика ограничено временем отклика ЖК и варьируется от десятков до сотен микросекунд, что позволяет измерять с его помощью переменные электрические поля с частотами до десятков кГц.
Ключевые слова волоконно-оптический интерферометр Майкельсона, деформация, щелевой волновод, жидкий кристалл, кольцевой резонатор, напряженность электрического поля
  Литература
1. Гармаш, В.Б. Возможности, задачи и перспективы волоконно-оптических измерительных систем в современном приборостроении / В.Б. Гармаш [и др.] // Фотон-экспресс. Наука. – 2005. – № 6. – С. 128–140.
2. Passaro, V.M.N. Electromagnetic field photonic sensors / V.M.N. Passaro, F. Dell’Olio, F. De Leonardis // Progress in Quantum Electronics. – 2006. – Vol. 30. – P. 45–73.
3. Li, L. All-fiber Mach-Zehnder interferometers for sensing applications / L. Li [et al.] // Optics Express. – 2012. – Vol. 20, № 10. – P. 11109–11120.
4. Thurner, K. Fiber-based distance sensing interferometry / K. Thurner [et al.] // Applied Optics. – 2015. – Vol. 54, № 10. – P. 3051–3063.
5. Barrios, C.A. Label-free optical biosensing with slotwaveguides / C.A. Barrios [et al.] // Optics Letters. – 2008. – Vol. 33, № 7. – P. 708–710.
6. Dell’Olio, F. Optical sensing by optimized silicon slot waveguides / F. Dell’Olio, V.M. Passaro // Optics Express. – 2007. – Vol. 15, № 8. – P. 4977–4993.
7. Kargar, A. Design and optimization of waveguide sensitivity in slot microring sensors / A. Kargar, C.Y. Chao // J. Opt. Soc. Am. A. – 2011. – Vol. 28, № 4. – P. 596–603.
8. Ibrahim, T.A. Lightwave switching in semiconductor microring devices by free carrier injection / T.A. Ibrahim, W. Cao, Y. Kim // J. Lightwave Technol. 2003. – Vol. 21. – P. 2997–3002.
9. Goncharenko, I. Electric field sensing with liquid-crystal-filled slot waveguide microring resonators / I. Goncharenko, M. Marciniak, V. Reabtsev // Applied Optics. – 2017. – Vol. 56. – P. 7629–7635.
10. Shenoy, M.R. An electrically-controlled nematic liquid crystal core waveguide with a low switching threshold / M.R. Shenoy, M. Sharma, A. Sinha // Journal of Lightwave Technology. – 2015. – Vol. 33, № 10. – P. 1948–1953.
11. Yeh, P. Optics of Liquid Crystal Displays. 2nd ed. / P. Yeh, C. Gu. – Hoboken, NJ, USA: Wiley, 2009. – P. 21–47.