Микрооптические элементы и устройства для волоконно-оптических измерительных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, доктор технических наук Соколовский, Александр Алексеевич

• Соколовский, Александр Алексеевич
• доктор технических наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор технических наук Соколовский, Александр Алексеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛУЧЕВАЯ ТЕОРИЯ ВВОДА ИЗЛУЧЕНИЯ В МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА.

1.1 .ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ.

1.2 АПЕРТУРНЫЕ ОБЪЕМЫ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН.

1.3 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВОЛОКНА ЛАМБЕРТОВЫМ ИСТОЧНИКОМ.

1.4 ВЛИЯНИЕ СМЕЩЕНИЙ ВОЛОКНА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВВОДА ИЗЛУЧЕНИЯ.

1.4.1 СМЕЩЕНИЯ ДВУХСЛОЙНОГО ВОЛОКНА

1.4.2 СМЕЩЕНИЯ ФОКУСИРУЮЩЕГО ВОЛОКНА

1.5. РАДИАЛЬНЫЕ СМЕЩЕНИЯ ИСТОЧНИКА

1.6. ВВОД ИЗЛУЧЕНИЯ В СВЕТОВОДЫ ОТ ИСТОЧНИКОВ ПОЛОСКОВОЙ ГЕОМЕТРИИ.

1.6.1 ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ РАЗЪЮСТИРОВОК НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВВОДА ИЗЛУЧЕНИЯ ОТ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ПОЛОСКОВОЙ ГЕОМЕТРИИ.

2.СОГЛАСОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ТРАКТОВ. 44 2.1 КОЛЛИМИРОВАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ФОКОНАМИ 45 2.2. ФОКУСИРОВКА ИЗЛУЧЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ФОКОНАМИ

2.3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФОКОНОВ

2.4 НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФОКОНОВ 56 2.4.1. КОЛЛИМИРУЮЩИЕ ФОКОНЫ

2.4.2 ФОКУСИРУЮЩИЕ ФОКОНЫ

2.5 КОЛЛИМИРОВАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУСФЕРИЧЕСКИМИ ЛИНЗАМИ НА ТОРЦЕ ВОЛОКНА 61 2.5.1. ОТРАЖЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУСФЕРИЧЕСКИМИ ЛИНЗАМИ НА ТОРЦЕ ВОЛОКНА.

2.6 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОЛИНЗ НА ТОРЦЕ ВОЛОКНА.

2.7 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ НЕПАРАКСИАЛЬНЫХ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ ГРАДИЕНТНЫМИ ЛИНЗАМИ

3.ВОЛОКОННЫЕ РАЗВЕТВИТЕЛИ.

3.1. ШЛИФОВАННЫЕ МНОГОМОДОВЫЕ РАЗВЕТВИТЕЛИ X ТИПА.

3.2.СПЛАВНЫЕ МНОГОМОДОВЫЕ РАЗВЕТВИТЕЛИ Y ТИПА.

3.3. СТАБИЛИЗАТОР МОДОВОГО СОСТАВА ИЗЛУЧЕНИЯ 79 3.3.1 СМЕСИТЕЛЬ МОД 82 3.4 ШЛИФОВАННЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ РАЗВЕТВИТЕЛИ. 84 3.4.1. РАЗВЕТВИТЕЛИ С ТУННЕЛЬНОЙ СВЯЗЬЮ

3.4.3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОДНОМОДОВОГО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ОТВЕТВИТЕЛЯ

3.4.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОДНОМОДОВЫХ 93 ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ

4. КОЛЬЦЕВЫЕ ВОЛОКОННЫЕ СИСТЕМЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛОКОННЫХ ИНТЕРФЕРОМЕТРОВ 99 4.1 .КОЛЬЦЕВЫЕ ВОЛОКОННЫЕ СИСТЕМЫ

4.1.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЛЕЕВСКОГО РАССЕЯНИЯ В КОЛЬЦЕВОЙ СИСТЕМЕ.

4.1.2.СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ В СВЕТОВОДАХ С ПОМОЩЬЮ КОЛЬЦЕВЫХ СИСТЕМ 10S

4.2 ОДНОВОЛОКОННЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ.

4.2.1. РАСЧЕТ АМПЛИТУДНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ИНТЕРФЕРИРУЮЩИХ СВЕТОВЫХ ВОЛН

4.2.2. РАСЧЕТ ВИДНОСТИ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ КАРТИНЫ. 12С

4.2.3. ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМ ИНТЕРФЕРОМЕТРОМ ФИЗО 12'/ 4.3. ЭЛЕМЕНТЫ ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТРОВ. 13С 5. ВОЛОКОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, УПРАВЛЯЕМЫЕ ОПТИЧЕСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

5.1 ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛЕНОК V

5.2 ВОЛОКОННЫЕ МОДУЛЯТОРЫ С ОПТИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ. 14С 5.3. ВОЛОКОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК V02.

5.4 ОПТИЧЕСКАЯ БИСТАБИЛЬНОСТЬ ПЛЕНОК V02. 14S 6 ВОЛОКОННЫЕ ЗОНДЫ ДЛЯ ФОТОМЕТРИИ РАССЕИВАЮЩИХ СРЕД И ИХ ПРИМЕННИЕ В СИСТЕМАХ МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

6.1 ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ И ЖГУТОВ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РАССЕЯННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

6.1.1 ОДИНОЧНЫЙ СВЕТОВОД

6.1.2 ВОЛОКОННЫЙ ЖГУТ

6.2 ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ДАТЧИКИ СОСТОЯНИЯ БИОТКАНЕЙ.

6.2.1. ДАТЧИК ЭНДОГЕННОЙ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ БИОТКА1Ш. 162 7.ЭЛЕМЕНТЫ ГИБРИДНЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ 16S 7.1 ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫЕ УРОВНИ МОЩНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Ш 7.2.ОДНОЭЛЕМЕНТНЫЙ ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСРУКТУР ALGAAS. 175 7.3.ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 17* 8.ВОЛОКОННЫЕ ДАТЧИКИ

8.1 .ДАТЧИКИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

8.1.1 .ОДПОВОЛОКОННЫЕ ДАТЧИКИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОТРАЖАТЕЛЬНОГО ТИПА.

8.1.2. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АМПЛИТУДНЫХ ДАТЧИКОВ

ОТРАЖАТЕЛЬНОГО ТИПА 18'/

8.2 АНАЛИЗАТОР СОСТАВА ГАЗОВОЙ БИНАРНОЙ СМЕСИ. 18S

8.3.ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК МЕТАНА

8.4.ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ 194 8.4.1. ДАТЧИКИ IIA ОСНОВЕ ПЛЕНОК V

8.4.2 ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННОГО ГЕНЕРАТОРА

РЕЛАКС АЦИОН11ЫХ КОЛЕБАНИЙ

8.4.3.ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПОТОКА ГАЗА НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК V02. 19S

8.5 МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

ДЛЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Микрооптические элементы и устройства для волоконно-оптических измерительных систем»

Актуальность темы.

Волоконно-оптические измерительные системы представляют собой отдельный класс измерительных систем. Они обладают набором особых свойств, которым не обладают системы других типов. Эти свойства обусловлены высокой помехозащищенностью волоконного тракта передачи оптического сигнала, гальванической развязкой точек измерения и индикации, возможностью использования самого волокна в качестве первичного преобразователя измеряемой величины.

Конфигурация конкретной измерительной системы, использующей оптическое волокно либо в качестве тракта передачи излучения, либо в качестве элемента первичного преобразователя (датчика), подвержена значительным изменениям, обусловленным спецификой решаемой измерительной задачи.

В связи с этим является актуальной проблема создания волоконных элементов и устройств, которые бы являлись основными строительными «кубиками» при создании любой волокоино-оптической измерительной системы.

Элементная база волоконно-оптических измерительных систем включает в себя устройства согласования элементов оптического тракта, устройства деления, переключения и модуляции оптического сигнала. Эти устройства, выполняемые чаще всего на основе волоконных световодов, отличаются миниатюрными размерами, поскольку должны сопрягаться со световодами, характерные размеры световедущих жил которых 3-100 мкм, и требуют не только разработки специфических методов расчета их оптико-физических характеристик, но и детального исследования особенностей их применения в волоконно-оптических измерительных системах.

Исторически, развитие волоконных систем начиналось с использованием многомодовых волоконных световодов, что было обусловлено более простыми требованиями к их соединению, а также существовавшими источниками и приемниками излучения. Многомодовые волоконные световоды, широко применяются и в настоящее время для решения многих прикладных задач в метрологии, связи и промышленности. В связи с этим разработка микрооптических элементов и устройств для многомодовых волоконных систем является весьма актуальной проблемой.

Волоконные микрооптические элементы и устройства во многих случаях функционируют на принципах, отличающихся от принципов работы обычных оптических элементов (например, линз) и требуют разработки специальных методов расчета их конструктивных параметров, исходя из необходимых оптических характеристик. Очевидно, что для одномодовых и многомодовых систем эти методы существенно различаются. Теория диэлектрических волноводов, частным случаем которых являются волоконные световоды, достаточно хорошо развита и хорошо описывает одномодовые системы. В то же время характеристики многомодовых волоконных систем рассчитывались, как правило, численными методами на основе традиционного аппарата геометрической оптики, что не давало полного физического представления об особенностях оптимального построения многомодовых волоконных систем. Разработка методов расчета энергетических характеристик многомодовых систем, основанных на лучевой оптике в Гамильтоновой формулировке и позволяющих в аналитическом виде решать задачи, характерные для таких систем, являлась одной из целей диссертационной работы.

Важной, как в теоретическом, так и в экспериментальном плане, является также задача формирования с помощью микрооптических элементов световых пучков о заданными характеристиками (угловой расходимостью, диаметром фокального пятна и т.д.). Несмотря на то, что некоторые из этих элементов были известны к началу настоящей работы, особенности их применения в волоконных системах были изучены недостаточно. Так, например, не было достаточно изучено влияние-угла конусности диэлектрических фоконов, на условия коллимирования и фокусировки излучения, а характеристики градиентных линз рассчитывались только в параксиальном приближении и не учитывали влияние на четвертьволновую длину линзы параметров входного пучка. Указанные выше задачи требовали как теоретических, так и экспериментальных исследований, которые также являлись предметом настоящей работы.

Волоконно-оптические датчики амплитудного типа требуют амплитудной стабильности приёмно-передающих волоконных трактов. В связи с этим актуальной является задача разработки волоконных устройств деления и объединения световых пучков, с минимальной чувствительностью к модовому составу излучения. Важной задачей является также разработка волоконных переключателей и модуляторов, дистанционно управляемых оптическим излучением малой мощности.

Наряду с разработкой микрооптических элементов на основе световодов, актуальными являются также проблемы поиска новых принципов построения волоконно-оптических датчиков, поиск и исследование новых миниатюрных чувствительных элементов, разработка принципов регистрации и обработки оптических сигналов, обеспечивающих высокую точность и стабильность измерений и реализация этих принципов в конкретных образцах волоконных датчиков. Решение перечисленных выше задач и являлось предметом исследований и разработок в настоящей работе.

Основной целью диссертационной работы являлась разработка принципов построения оптических трактов волоконно-оптических датчиков с минимальными энергетическими потерями, разработка новых принципов измерения ряда физических величин и создание лабораторных образцов приборов, реализующих эти принципы. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• Разработка методов расчета энергетических характеристик многомодовых волоконных систем, учитывающих различные конструктивные и оптические параметры системы.

• Теоретическое и экспериментальное исследование методов формирования волоконными микрооптическими элементами световых пучков с заданными характеристиками.

• Разработка и исследование волоконно-оптических устройств, управляемых оптическим излучением.

• Теоретическое и экспериментальное исследование волоконных датчиков рефлектометрического типа (в том числе на основе кольцевых систем) и волоконных интерферометров.

• Разработка новых принципов измерения с помощью волоконно оптических датчиков ряда физических величин (перемещений, температуры, скорости газовых потоков, концентрации в атмосфере взрывоопасных газов, люминесцентного анализа биоткани).

• Разработка элементов гибридных волоконно-оптических датчиков для измерений, требующих гальванической развязки микроэлектронных первичных преобразователей и блока индикации

Научно-техническая новизна работы состоит, прежде всего, в разработке новых методов расчета энергетических потерь в волоконно-оптических измерительных системах, разработке волоконных микрооптических элементов с оптимальными характеристиками, применение которых позволяет существенно снизить потери в оптическом тракте, разработке волоконных устройств, управляемых оптическим излучением и расширяющих функциональные возможности измерительных систем, а также разработке новых принципов измерения некоторых физических величин.

К наиболее существенным новым результатам, полученным в работе, относятся следующие:

1. Разработаны новые методы расчета энергетических характеристик многомодовых волоконных трактов основанные на гамильтоновой формулировке лучевой оптики, которые позволили впервые решить в аналитическом виде основные задачи ввода излучения в многомодовые световоды.

2. Теоретически и экспериментально определены оптические и конструктивные параметры микрооптических элементов (фоконов, микролинз,) при которых достигается оптимальное согласование элементов волоконного тракта. Впервые показано, что четвертьволновая длина градиентных линз зависит от параметров входных световых пучков и отличается от длины определяемой в параксиальном приближении.

3. Впервые получены аналитические выражения для расчета туннелирования излучения из изогнутых волокон с частично удаленной оболочкой., что позволяет использовать их в качестве чувствительных элементов датчиков для определений показателя преломления среды, датчиков на эффекте НПВО, а также использовать для контроля параметров заготовок в процессе изготовления волоконных разветвителей с заданным коэффициентом деления и спектральными характеристиками.

4. Впервые теоретически и экспериментально показано, что накопление сигнала рэлеевского рассеяния в замкнутых кольцевых волоконных системах позволяет существенно повысить чувствительность при измерении малых потерь в световодах, в том числе обусловленных внешними деформациями световода.

5. Теоретически и экспериментально исследованы волоконно-оптические датчики перемещений как амплитудного, так и интерференционного типа. Получены основные соотношения для расчёта крутизны преобразования. Созданы опытные образцы таких датчиков. Разработан газоанализатор для измерения состава бинарной газовой смеси, основанный на измерении зависимости частоты колебаний мембраны от плотности газа, причем частота колебаний мембраны измеряется волоконным датчиком, что делает газоанализатор взрывобезопасным.

6. Впервые проведены исследования оптических свойств пленок VO2 полученных на торцах волконных световодов и определены их параметры, при которых достигается максимальный контраст оптических характеристик при фазовом переходе, индуцированном оптическим излучением. Разработаны волоконные переключатели и модуляторы, управляемые оптическим излучением. Разработаны и исследованы волоконно-оптические датчики температуры и скорости газового потока на базе релаксационного генератора с чувствительным элементом па основе плёнок VO2,

7.Впервые в России разработаны высокоэффективные (КПД>45%) фотовольтаические преобразователи монохроматического излучения на основе многопроходных гетеростуктур AlGaAs. На основе разработанного преобразователя созданы образцы гибридных волоконно-оптических датчиков для измерения концентрации углеводородных газов и многофункциональный датчик тока, которые работают при взрывобезопасных уровнях оптической мощности.

8.Разработаны методы построения волоконно-оптических измерительных систем для люминесцентной диагностики патологических состояний биоткани. Разработаны методы расчета волоконных зондов для таких систем. Экспериментально показана высокая чувствительность разработанной аппаратуры применительно к задачам стоматологии.

Положения выносимые на защиту:

1. Применение гамильтоновой формулировки лучевой оптики позволило получить аналитические выражения для расчета конструктивных параметров узлов ввода излучения от полупроводниковых излучателей в многомодовые оптические волокна, при которых реализуются оптимальные условия согласования, и снижается зависимость вносимых потерь от разброса технологических параметров.

2. Теоретический расчет и экспериментальное подтверждение оптимальных параметров микрооптических волоконных элементов - фоконов, микролинз, градиентных линз, при которых в 3-10 раз снижаются энергетические потери в оптических трактах волоконных датчиков.

3. Метод измерения предельно малых потерь в волоконном световоде, основанный на многопроходном зондировании исследуемого световода в кольцевой системе и накоплении сигнала рэлеевского рассеяния, обеспечивает снижение порога обнаружения наведенных в световоде потерь по сравнению с однопроходными измерениями в 2-3 раза, что приводит к существенному повышению чувствительности датчиков механических деформаций.

4. Технология изготовления одномодовых разветвителей из волокон с градиентным профилем показателя преломления, основанная на контроле толщины удаляемой части светоотражающей оболочки по величине туннелирующего оптического излучения, позволяющая изготавливать элементы с наперед заданными амплитудными и спектральными характеристиками и с потерями менее 1 дБ.

5. Волоконные переключатели и модуляторы (амплитудные и фазовые), с пленками VO2, нанесенными на торец волоконного световода, при оптическом индуцировании фазового перехода полупроводник-металл, позволяют при управляющей оптической мощности 0.57 мВт дистанционно перестраивать параметры волоконной измерительной системы.

6. Принцип построения измерительных систем для измерения перемещений на основе одноволоконных датчиков отражательного типа, обеспечивает расширение диапазона измерений и, в случае некогерентного источника излучения, обеспечивает динамический диапазон более бОдБ в при перемещении до 400 мкм, а в случае когерентного источника излучения - динамический диапазон более 95дБ (в режиме измерения динамических перемещений до 17 мм).

7. Возможность работы полупроводниковых светодиодных структур AlGaAs-GaAs в качестве фотовольтаических преобразователей при эффективности преобразования монохроматического излучения, длина волны которого сдвинута относительно максимума электролюминесценции на 20-60 нм в коротковолновую область, в электрическую мощность с КПД более 45%, напряжением более 1,2 В при токе нагрузки до 100 мА, что позволяет создавать гибридные волоконно-оптические измерительные системы с питанием электронных модулей оптическим излучением малой мощности.

Практическая значимость проведенных исследований и разработок заключается в следующем:

Разработанные на основе лучевой оптики в Гамильтоновой формулировке методы расчета эффективности ввода излучения в многомодовые волоконные световоды с произвольным профилем показателя преломления позволили получить основные аналитических соотношения для выбора конструктивных параметров узлов сопряжения источников излучения со световодами. Важным для практического использования является теоретический и анализ и результаты экспериментальных исследований микрооптических элементов для формирования световых пучков с заданными характеристиками на основе фоконов, и выяснение влияния их конструктивных параметров на характеристики световых пучков. Это позволяет создавать на их основе согласующие элементы для эффективного сопряжения различных элементов волоконных трактов, включая согласования различных излучателей (в первую очередь полупроводниковых лазеров и светодиодов) с оптическими волокнами.

Полученные формулы для расчёта градиентных линз позволяют оптимизировать их длину и другие конструктивные параметры и, как следствие, существенно уменьшить угловую расходимость пучка при его коллимировании или диаметр фокального пятна при фокусировке излучения, что обеспечивает существенное снижение потерь в оптическом тракте.

Полученные соотношения для расчёта туннелирования излучения из световодов с частично удалённой оболочкой позволили разработать контролируемую на всех стадиях технологию изготовления одномодовых разветвителей с заданными амплитудными и спектральными характеристиками.

Эффективность разработанных методов и устройств продемонстрирована на примере их применения в различных образцах волоконно-оптических датчиков.

На основе проведенных исследований впервые созданы волоконно-оптические элементы (переключатели и модуляторы) управляемые оптическим излучением малой (1 -2 мВт ) мощности. Такие элементы могут найти применение как в системах связи, так и в волоконно-оптических датчиках, примером которых может являться волоконно-оптический датчики (ВОД) температуры и скорости газового потока разработанные в данной работе.

Проведенные исследования взрывобезопасности волоконных трактов позволили впервые сформулировать критерии абсолютной взрывобезопасности при передаче по световодам мощного оптического излучения. Исходя из ограничений передаваемой по световодам мощности, в данной работе разработаны высокоэффективные фотовольтаические преобразователи для применений в гибридных волоконно-оптических датчиках. Примером построения таких датчиков с применением разработанных элементов является многофункциональный датчик тока, позволяющий одновременно с высокой точностью измерять четыре физических параметра при полной гальванической развязке измеряемой цепи с блоком отображения информации.

Разработанные методы построения высокочувствительных волоконно-оптических фотометров позволили создать ВОД метана с удалением газовой кюветы от места расположения регистрирующей аппаратуры до 2 км, датчики температуры, нечувствительные к электромагнитным полям, волоконно-оптические устройства для контроля люминесценции биотканей с целью определения их отклонения от нормального состояния.

Результаты диссертационной работы внедрены в ряде промышленных организаций, в частности, в ФГУП «НИИ ПОЛЮС им. М.Ф. Стельмаха», ОАО НПО «Химавтоматика», ГУ МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского.

Апробация работы

Материалы исследований и разработок докладывались на следующих Всесоюзных, Российских и международных конференциях:

2-я Всесоюзная конференция по проблеме "Волоконно-оптические линии связи"., Москва,. 1978; 3-я Всесоюзная научно-техническая конференция "Фотометрия и её метрологическое обеспечение", Москва 1979; 3-я Всесоюзная конференция по BOJIC, Москва, 1981; Всесоюзная конференция "Волоконно-оптические линии связи", Киев, 1982; Всесоюзная научно-техническая конференция по источникам тока, Москва 1983; 4~я Всесоюзная конференция СССПМ, Москва, 1984; Всесоюзное совещание "Совершенствование средств связи на основе внедрения стекловолоконной и процессорной техники" Кишинёв, 1986; Всесоюзная конференция "Аналитическое приборостроение. Методы и приборы для анализа жидких сред", Тбилиси, .1986; Всесоюзный семинар "Измерение перемещений в динамическом режиме " Каунас, 1987;

5-я Международная школа по когерентной оптике, Ужгород, 1989; Всесоюзная конференция "Волоконно-оптические преобразователи в приборостроении", Севастополь, 1983; Всесоюзная конференция "Быстродействующие элементы и устройства волоконно-оптических и лазерных информационных систем"., Севастополь .1990; Научно-технический семинар по волоконно-оптическим системам и средствам., Калининград Московская обл, 1990; Пятая Всесоюзная Конференция. ВОСПИ-88, Москва, 1988г; Первая Всесоюзная конференция "Оптические методы исследования потоков", Новосибирск, 1991; Всесоюзная конференция «Проблемы измерительной техники в волоконной оптике», Нижний Новгород, 1991; 3-й Всесоюзный семинар "Химические методы обработки поверхности " , Москва., 1991; Международная конференция ISFOC-91., Санкт-Петербург, 1991; Международная конференция ISFOC-93., Санкт-Петербург, 1993; Международная конференция Eurosensors-X, Leuven, Belgium, 1996; 10th International Symposium on Advances of Measurement Science Saint-Petersburg, 2004; Всероссийская конференция по волоконной оптике, Пермь, 2007; International Instrumentation and Measurem. Technology Conference, Canada, 2008; 21st Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, 2008 Ontario, Canada; Conference on Power Systems, Winnipeg, Canada, 2008.

Результаты диссертационной работы опубликованы 89 работах, из которых 32 статьи в рецензируемых изданиях, 13 авторских свидетельств и патентов РФ и 44 доклада на международных, всесоюзных и всероссийских конференциях.

Личный вклад автора.

Представленные в диссертации результаты получены лично автором или при его непосредственном участии и руководстве. Методы расчета согласования элементов многомодовых волоконных трактов на основе лучевой оптики в гамильтоновой формулировке разработаны автором совместно с Шатровым А.Д. и Потаповым В.Т. Расчеты, представленные в главах 1 и 2 выполнены автором лично. Часть результатов представленных в гл.З и 4 получены автором при участии Седых Д.А. Результаты гл.5 в части физических исследований получены автором совместно с Егоровым Ф.А., в части практической реализации устройств результаты получены автором лично. Результаты, приведенные в главах 6 и 8, получены лично автором. Медицинские аспекты применения разработанных автором волоконных систем выполнены автором совместно с Александровым М.Т. и Масычевым В.И.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы экспериментальной физики», Соколовский, Александр Алексеевич

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. На основе лучевой оптики в гамильтоновой формулировке сформулирован общий подход к решению задач сопряжения различных элементов многомодовых волоконных трактов. Этот подход основывается на том, что многомодовые волоконные световоды можно охарактеризовать величиной и формой четырехмерного апертурного объема, который определяет их потенциальную «энергетическую емкость». В работе получены выражения для апертурных объемов волокон с произвольным (степенным) профилем показателя преломления с учетом всех типов лучей распространяющихся в световодах. Максимально возможная эффективность сопряжения различных элементов волоконных трактов определяется отношением апертурного объема элемента принимающего излучение к апертурному объему элемента являющегося источником излучения. В то же время при непосредственной стыковке двух элементов эфективность их сопряжения определяется объемом пересечения апертурных объемов приемника и источника излучения. Эффективность сопряжения можно увеличить, если ввести между приемником и источником излучения согласующий элемент, обеспечивающий такое преобразование светового пучка, при котором упомянутый объем пересечения будет максимальным.

2. Развитый в работе подход позволил в аналитическом виде решить задачи о технологических допусках величины разъюстировок на эффективность ввода излучения в световоды со ступенчатым и параболическим профилями показателя преломления как от ламбертовых источников, так и от источников полосковой геометрии. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными, что подтверждает достоверность выполненных расчетов.

3. Теоретически и экспериментально исследовано преобразование световых пучков расширяющимися и сужающимися фоконами, а также микролинзами полученными оплавлением торцов волокон. Показано, что преобразование пучка лучей расширяющимся фоконом определяется соотношением Лагранжа-Гельмгольца только при бесконечно малом угле конусности. Теоретически и экспериментально определены параметры диэлектрических фоконов приемлемые для их применения в качестве согласующих элементов. Экспериментально показано, что выбор оптимальных параметров фоконов позволяет существенно увеличить эффективность ввода излучения в многомодовые световоды от излучателей полосковой геометрии. На основе разработанного согласующего элемента впервые в сране были выпущены (и выпускаются до сих пор) источники излучения для волоконных систем (ИЛПН-301, ИЛГШ-304). Теоретически и экспериментально показано также, что особенностью сужающихся "фоконов при определенном выборе их параметров является возможность полного внутреннего отражения излучения на их торце, чтопозволяет применять их в качестве чувствительных элементов волоконных датчиков использующих эффект НПВО. Выбором параметров сужающихся фоконов возможно также обеспечить их эффективное применение в качестве согласованной (неотражающей) нагузки для волоконных трактов. Теоретически и экспериментально изучены особенности преобразования световых пучков микролинзами полученными оплавлением торца волокна. Предложена технология изготовления микролинз с воспроизводимыми параметрами основанная на непрерывном контроле их характеристик в процессе изготовления, котрые позволяют при оптимальной юстировке существенно повысить эффективность ввода излучения как для многомодовых, так и для одномодовых источников излучения. Теоретически рассмотрено преобразование непараксиальных световых пучков градиентными линзами. Показано, что учет непараксиальности светового пучка позволяет более точно определить длину линзы, при которой достигаются наилучшие условия коллимирования и фокусировки излучения. При оптимальной длине линзы расходимость коллимированного пучка уменьшается в четыре раза, а диаметр фокального пятна прифокусировке излучения также уменьшается в 4 раза. Учитывая, что энергетические потери, как правило, пропорциональны квадрату упомянутых величин, выбор параметров линз в соответствии с точным расчетом позволяет существенно уменьшить потери в волоконной системе.

4. Теоретически и экспериментально исследованы особенности технологии изготовления шлифованных многомодовых и одномодовых волоконных разветвителей. Для одномодовых шлифованных ответвителей теоретически получены основные соотношения позволяющие контролировать технологические параметры на всех стадиях изготовления разветвителя. Полученные соотношения, определяющие туннелирование излучения из волокон с частично сошлифованной оболочкой применимы также для технологического контроля в процессе изготовления и других волоконных элементов (например, поляризаторов). Особенностью шлифованных разветвителей является то, что при их изготовлении не предъявляется специфических требований к профилю показателя преломления волокна, как это имеет место при изготовлении сплавных одномодовых разветвителей. Результаты теоретических расчетов подтверждаются экспериментальными данными. Теоретически и экспериментально рассмотрены особенности технологии изготовления сплавных многомодовых разветвителей Y-типа с избыточными потерями менее 1 дБ. Характеристики разработанных ответвителей позволяют строить на их основе разветвленные волоконно-оптические системы передачи информации. Для применения ответвителей в волоконно-оптических датчиках, где важна стабильность их характеристик при изменении модового состава излучения, разработаны стабилизатор модового состава излучения и смеситель мод, применение которых позволяет улучшить метрологические характеристики амплитудных волоконных датчиков.

5. Теоретически и экпериментально исследовано формирование сигналов релеевского рассеяния в кольцевых системах сформированных с помощью разветвителей Y-типа. Показано, что многократный проход зондирующего импульса по кольцевой системе и, связанное с этим, накопление сигнала позволяют существенно увеличить чувствительность и точность при измерении потерь в волоконном тракте (в том числе, наведенных).

6. Теоретически и экспериментально исследован волоконно-оптический датчик динамических перемещений выполненный на основе разработанных одномодовых разветвителей по схеме интерферометра Физо. Показано, что чувствительность датчика в режиме счета полос позволяет измерять динамические перемещения до 2 мм с разрешением 0,3 мкм. Для применения в волоконных Фурье спектрометах разработаны оптико механические модуляторы разности хода двух световых пучков и сканирующий интерферометр, позволяющие завремя 5-10 мс регистрировать оптический спектр в полосе прозрачности световодов с разрешением 10-20 нм.

7. Предложены и исследованы волоконно-оптические элементы управляемые оптическим излучением. Основу этих элементов составляют тонкие пленки V02 выращенные на торце волоконного световода. Оптимизация технологии их получения позволила получить высокий (сравнимый с монокристаллами) контраст изменения оптических характеристик при фазовом переходе полупроводник-металл. Вследствие малости объема пленки ФП легко индуцируется оптическим излучением мощностью 12мВт для многомодовых волокон и 0,2-1 мВт для одномодовых. Характерные временапереключения пленки из одного состояния в другое определяются, главным образом теплоотводом через световод и составляют 0,1-2 мкс в зависимости от конкретной реализации устройства. На основе пленок V02 предложены и исследованы амплитудные и фазовые модуляторы, а также переключатели управляемые оптическим излучением. В работе сформулированы требования к параметрам пленок, при которых возможна оптически индуцированная бистабильность в области собственного поглощения. Эффект оптической бистабильности пленок V02 детально исследован экспериментально и может служить основой для создания нового класса волоконных устройств управляемых оптическим излучением.

8. На основе методов расчета, развитых в первой главе теоретически исследованы особенности применения световодов и световодных жгутов для исследования характеристик рассеивающих и люминесцирующих сред, в первую очередь биоткани. Изготовленные в соответствии с расчетами световодные системы применялись в составе разработанной аппаратуры для различных видов диагностики патологического состояния биоткани. В частности, разработанная аппаратура для люминесцентной диагностики и ее предварительные клинические испытания для диагностики стоматологических патологий показало рекордную , по сравнению с известными, чувствительность метода для определения патологических изменений биоткани.

9. Выполнен ряд экспериментальных исследований по созданию элементной базы гибридных волоконно-оптических датчиков. Впервые экспериментально определены уровни оптической мощности передаваемой по многомодовому волокну, при котором волоконный тракт можно считать абсолютно взрывобезопасным. Исходя из ограничений передаваемой мощности во взрывоопасной среде впервые в стране разработан одноэлеметный фотовольтаический преобразователь для монохроматического излучения в волоконном исполнении с КПД 45-50% и разработана лабораторная технология его сборки.

10. Применение разработок, выполненных в диссертационной работе, продемонстрировано на примерах создания некоторых практическихобразцов волоконно-оптических датчиков. Простой амплитудный датчик перемещений рефлектометрического типа, позволяющий измерять перемещения в пределах 0-400мкм с точностью не хуже 1 мкм является базовой измерительной системой для датчика бинарной газовой смеси. Основой принципа работы этого датчика является зависимость частоты колебанй мембраны возбуждаемой газовым потоком от плотности (и, следовательно, состава) газа. Разработаны высокочувствительные волоконные фотометры, на основе которых реализованы образцы датчиков метана и биофотометры (в том числе люминесцентные) для целей медицинской диагностики. Разработанные элементы с пленками V02 послужили основой для создания различных вариантов датчиков температуры (в том числе с частотным выходом), а также измерителя скорости газового потока, вносящего минимальные икажения в исследуемый поток. Такой датчик может найти применение в технологических установках, в которых необходимо точно контролировать малые расходы газов. Достоинства гибридной технологии при создании волоконно-оптических датчиков продемонстрированы на примере многофункционального датчика тока, который одновременно позволяет измерять амплитуду тока в высоковольтной цепи, часоту, фазу и температуру токонесущего провода.

Автор выражает искеннюю признательность и благодарность коллегам по работе совместно с которыми были выполнены исследования, вошедшие в диссертационную работу.

Особая благодарность автора проффессору Потапову Владимиру Тимофеевичу, чьи советы всегда способствовали улучшению качества проводимых исследований и определяли их практическую направленность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Соколовский, Александр Алексеевич, 2009 год

1. Корн Г., Корн Т., Справочник по математике, М., Наука, 1974

2. Моисеев В.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Телевизионная установка для исследования ближнего поля полупроводниковых излучателей, Тезисы докладов 3 Всесоюзной конференции «Фотометрия иее метрологическое обеспечение», М. 1979, с.268

3. Uematsu Y., Ozeki Т., Unno Y., Efficient power coupling between a MH LED and taper-ended multimode fiber, IEEE Journ. Of Quantum Electr., 1979, QE15, №2, 86-92

4. Цибуля А.Б., Некоторые оптические свойства согласующих фоконов, Оптика и спектроскопия, 1978,44, №4, 784-789

5. Гуляев Ю.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Курносов В.Д., Экспериментальное исследование согласования источников излучения полосковой геометрии с оптическими волокнами, Препринт ИРЭ АН СССР, №5(288), М., 1980

6. Гуляев Ю.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Чхартишвили Н., Чувствительность датчиков на основе световодов конического сечения,

7. Радиотехника, 1987, №2, 56-60

8. Гаврилов И.А., Жаботинский М.Е., Францессон А.В., Соколовский А.А., Способ изготовления моповолоконного оптического разъема, А.С., №1071110, 1983

9. Потапов В.Т., Соколовский А.А., Курносов В.Д., Моисеев В.В., Согласование излучателей полосковой геометрии с волокном при помощи фоконов, Тезисы докл., 2 Всесоюзной конференции по BOJIC, Вып.1 М., 1978

10. Hasegawa О., Abe М., Yamaoka Т., Efficient coupling of LED and spherical-ended fibers, J. Appl. Phys., 1978, 49, №8, 4353-4356

11. Потапов B.T., Соколовский A.A., Курносов В.Д., Согласование излучателей полосковой геометрии с волокном при помощи линз, Тезисы докл., 2 Всесоюзной конференции по BOJIC, Вып.1 М., 1978

12. Гуляев Ю.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Чхартишвили Н.преобразование непараксиальных световых пучков градиентными линзами, Сообщения АНГССР, 1988, т. 132, №1, 57-60

13. Thyagarajan К., Rohra A., Ghatak А.К., Aberration losses of the microoptic directional coupler, Applied Optics, 1980, 19, №7, 1061-1064

14. Гордова M.P., Кондратьев Ю.Н., Соколовский A.A. и др., Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов, в сб. Итоги науки и техники том2, изд. ВИНИТИ, М. 1989, авторских 25 стр.

15. Потапов В.Т , Соколовский А.А., Соснин В.П., Нищев Г.И., Экспериментальное исследование направленного волоконно-оптического ответвителя, Радиотехника и электроника, 1983, №10, 2082-2084

16. Потапов В.Т., Соколовский А.А., Соснин В.П., Волоконно-оптические направленные ответвители, Тезисы докл. Всесоюзнюконф по ВОЛС, Киев, 1982

17. Fiorina L., Mezzetti S., Svelto F., Electron. Lett., 1978, Y. 14, № 25, p.808.

18. Rawsch E.G., Bailey M.D., ., Electron. Lett., 1979, Y. 15, № 14, p. 437.

19. Tsujimoto Y., Serizawa H., Hattori K., Fukai M., Electron. Lett, 1978, V. 14, №6, p. 157.

20. Tanaka Т., Serizawa H., Tsujimoto Y., Appl. Optics, 1980, Y. 19, № 12„ p. 2019.

21. Егоров Ф.А., Полякова И.К., Соколовский A.A., Исследование параметров волоконно-оптических ответвителей, Метрология, 1991, №3, 2429

22. Егоров Ф.А., Полякова И.К., Соколовский А.А., О влиянии модового состава на параметры сплавных ВО ответвителей для ВОД, Тезисы докл.,всесоюзн. Конф. «Быстродействующие элементы и устройства ВО и лазерных информационных систем», Севастополь, 1990

23. Беловолов М.И., Крюков А.П0, Кузнецов А.В. и др. / Труды

24. ИОФАН СССР. 1986. - Т0 5. - С.125.

25. Беловолов М.И., Кебеджиев А.Г., Кузнепов А.В. // Электросвязь.1986.- 1* 2.-Cn35

26. Калитеевский Н.И. Волновая оптика. М.: Высшая ткола, 1978

27. Засовин Е.А., Сороковиков В.Н., Соколовский А.А., Хегай И.И., Блочно-модульная волоконно-оптическая система передачи данных, Измерительная техника, 1991, №12, 37-40

28. Моисеев В.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Экспериментальное исследование стабилизатора модового состава, Радиотехника и электроника, 1986, №3, 603-606

29. Ikeda М., Sugimura A., Ikegami Т., Applied Optics, 1976, v. 18, №6,756

30. Моисеев В.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Смеситель мод, Авторское свидетельство №1238570, 1986

31. Clapp.T.V., Bricheno Т.,Day S., Low power, optically switched fiber directional coupler, Electr. Lett, 1989, 25, №2 157-159

32. Digonnet M., Shaw H.G., Analysis of tunable single mode optical fiber coupler, IEEE J. Quant.Electr., 1982, QE-18, №4, 746-754

33. Tewari R., Thgagaajan K., Analisis of tunable single mode coupler using simple and accurate relations, J. Lightwave Techn., 1980, 4, 386-390

34. Потапов B.T., Седых Д.А., Соколовский A.A., О туннелировании излучения из одномодового световода с ограниченной оболочкой, Квантовая электроника, т. 15, №4, 1988, 857-860

35. Адаме М., Введение в теорию оптических волноводов, М., Мир,1984

36. Leminger O.G., Zengerle R., J. Lightwave Techn.< LT-3, 1985, 864-867

37. Снайдер А., Лав Б., Теория оптических волноводов

38. Клевицкий Б.Г., Седых Д.А., Соколовский А.А., К методике определенияэквивалентных ступенчатых параметров градиентных одномодовых световодов, Радиотехника и электроника, 1987, №1,

39. Gambling W., Payne D.N., Matsumura Н., Dyott R.B. Microwaves Optics and Acoustics , 1976, V. 1. № 1, p. 13.

40. Ваганов P. Б., Матееев P. Ф., Мериакри В. В. Многоволновые волноводы со случайными нерегулярностями. М.: Сов. радио, 1972.

41. Полякова И.К., Соколовский А.А., Соколов А.В., Использование рэлеевского рассеяния в кольцевой системе для регистрации внешнего воздействия, Радиотехника, 1990, №8, 72-76

42. Polyakova I.K., Sokolovskiy, Measuring of small loss in fiber by recirculation ring system, Proceedings First International Soviet Fiber Optics Conf., Leningrad, 1991, v. 1, 246-249

43. Полякова И.К., Соколовский A.A., Рефлектометрическая кольцевая вол.-опт. система для измерения параметров световодов, Тезисы докладов IX международной школы по когерентной оптике. Ужгород, 1989,

44. Natharathy М., Newton S.F., Appl. Opt., 1986, V. 25, 1051 — 1055

45. Полякова И.К., Соколовский А.А., Экспериментальное исследование рэлеевского рассеяния в кольцевой системе, Измерительнаятехника, 1991, №10, 28-29

46. Бородулин В И. и др . // Радиотехника и электроника. 191811.— №4. — С. 866

47. Полякова И.К., Соколовский А.А., Способ измерения потерь в световоде и устройство для его осуществления, Авторское свидетельство на изобретение 1765742, 1992

48. Потапов В.Т., Седых Д.А., Соколовский А.А., Волоконно-оптический интерферометрический датчик перемещения, Измерительная техника, 1988, №6, 28-29

49. Jonson М., Fiber-end interferometric sensor system using cooperative retroreflectors, Optics Lett., 1983, v.8, N11, 583-595

50. Адаме M., Введение в теорию оптических волноводов, Мир, М., 1984.

51. Marcuse D., Loss analysis of single mode fiber splices, "Bell Syst. Tech. Journ.", 1977, v.56, N5, pp. 703-718

52. Седых Д.А., Бесконтактное измерение перемещений с помощью волоконно-оптического интерферометра Физо, кандидатская диссертация, М, 1989

53. Lewin A.S., Kersey A.D.,Jacson D.A.< Non-contact surface vibration analisis using a monomode aiber optic interferometer incorporating an open air path // Journ. of Phys.E: Sci. Instr., 1985, v.18, N5, pp. 604-607

54. Застрогин Ю.Ф., Прецизионные измерения параметров движения с использованием лазера, М., Машиностроение, 1986, 270с.

55. Коронкевич В.П., Ханов В.А., Современные лазерные интерферометры, Новосибирск, Наука, 1985

56. Седых Д.А., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Мхитарян Э.Д., Интерференционный дозатор, Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Аналитическое приборостроение. Методы и приборы для анализа жидких сред», Тбилиси, 1986г., с. 152

57. Княжеченко И.В., Мамедов A.M., Соколовский А.А., Модулятор разности хода двух оптических пучков, Авторское свидетельство №1569789, 1990г.

58. Мамедов A.M., Соколовский А.А., Сканирующий интерферометр, Авторское свидетельство №1523906, 1989г.

59. Гарбузов Д.З., Зайцев С.В. Пташник В.Б., Тарасов И.С., Чудновский Ф.А., ЖТФ, 1989, т.59И, №10, с.83-87

60. Бочоришвили Н.Ф., Управляемое лазерное зеркало на основе двуокиси ванадия, Автореферат дисс., Л., 1990г.

61. Balberg I., Trakaman S, J. Appl. Phys., 1975, v.46, N5, p.2111-2119

62. Чудновский Ф.А., Фазовый переход металл-полупроводник в окислах ванадия, Автореферат дисс., JL, 1978

63. Егоров Ф.А., Темиров Ю.Ш., Дворянкин В.Ф., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Тонкие пленки V02 с высоким оптическим контрастом, Письма в ЖТФ, 1991, т. 17,№8, с49-52

64. Темиров Ю.Ш., Егоров Ф.А., Способ получения пленок двуокиси ванадия, А.С. №1832136, Бюлл.,№29, 1993 г.

65. VanHave W., Claus P., Vennik J., Solid State Commun., 1980, v.33,Nl, p.11-16

66. Ralph W.G., Wyckoff-Crystall structure, Interscience Publishers, NY, 1969, v. 1,2

67. Горшунов Б.П. Репина И.И., Стефанович Г.Б., Терман М.Ю., Чудновский Ф.А.,ЖТФ, 1988, тю56,№9, с. 1845-1849

68. Hans W., Verleur, Barker A.S.,Berglund C.N., Phys. Rev., 1968, v,172, N3, p.788-798

69. Беляков В.И., Дмитриев В.А., Корнетов B.H., Мокроусов В.В., Орлов JI.A., автометрия, 1981, №5, с.114-118

70. Бугаев А.А., Захарченя Б.П., Чудновский Ф.А., Фазовый переход металл-полупроводник и его применения, JL, Наука, 1979, с.183

71. Robert О., Teeg, Robert W., Hallman, US Patent N 3547026, 1971

72. Левшин H.JI., Поройков С.Ю., Вестник МГУ, ФизикаБ Астрономия, 1990, т.31, №1, с 93

73. Бугаев А.А., Гаврилюк А.И., Гурьянов А.А., Захарченя Б.П., Чудновский Ф.А., Письма в ЖТФ, 1978, т. 4, №2, с.65-68

74. Егоров Ф.А., Темиров Ю.Ш., Соколовский А.А., Дворянкин В.Ф., Влияние фотоиндуцированного циклирования на свойства пленок V02, Письма в ЖТФ, 1992, т. 18, №18, с.47-50

75. Егоров Ф.А., Темиров Ю.Ш., Соколовский А.А., Дворянкин В.Ф., Кухта А.В., Старостин Н.И., Волоконный оптически управляемый модулятор излучения на основе двуокиси ванадия, Письма в ЖТФ, 1991, т.17, №22,с.85-90

76. Сандомирский В.Б., Суханов А.А., ФТТ, 1981, т.23, №9, с.27482751

77. Бугаев А.А., Ланская Т.Г., Сорокин Л.М., Мосина Г.Н, Теруков Е.И., Чудновский Ф.А., ДАН СССР, 1976, тю230,№3, с.575-577

78. Валиев К.А., Мокеров В.Г., Сарайкин В.В., Петрова А.Г., ФТТ, 1977,т.19, №9, с.1537-1534

79. Емельянов В.И., Семенов А.Л., ФТТ, 1990, т.32, №10, с.3083-3088

80. Теплотехнический справочник в 2-х томах, под общей редакцией Юренева В.И., Лебедева П.Д., М., Энергия, 1976, т.2, с 145

81. Шак А., Промышленная теплопередача, Металлургиздат, 1961, с.133

82. Бутусов М.М.,Галкин С.Л., Оробинский С.П., Пал Б.П., Волоконная оптика и приборостроение, Л., Машиностроение, 1987, 328с.

83. БегишевА.Р.,Игнатьев А.С., Калаев В.В., Мокеров В.Г., ЖТФ, 1979,т.49,№10, с.2276-2278

84. Дворянкин В.Ф., Егоров Ф.А., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Темиров Ю.Ш., Волоконно-оптический генератор релаксационных колебаний на основе пленок двуокиси ванадия, Письма в ЖТФ, т. 15, №12, с.46-50

85. Коротеев М.И., Шумай И.Л., Физика мощного лазерного излучения, М., Наука, 1991,331с.

86. Егоров Ф.А., Темиров Ю.Ш., Соколовский А.А., Дворянкин В.Ф., Оптически управляемый волоконный переключатель на основе пленок V02, Письма в ЖТФ, 1991, т. 17, №9, с.81-85

87. Багдасарян А.С., Гришмановский А.Н., Ескин К.Ф., Магдина И.И., Термоуправляемые оптические устройства, Информационно-аналитический обзор по материалам отечественной и зарубежной печати, ЦООНТИ «ЭКОС», М., 1987, с19

88. Комолов В.Л., ЖТФ, 1982, т.52, №3, с486-491

89. Гиббс X., Оптическая бистабильность, М., Мир, 1988, 520с

90. Лодгауз В.А., Оптическая бистабильность и пространственно-временные неоднородности в пленках V02. кандидатская диссертация, СГУ, Саратов, 1985

91. Борн М., Вольф Э., Основы оптики, М.,Наука, 1973, 720 с.

92. Glen A., Nyberg, Buhrman R.A., Thin Solid Films, 1987, v. 147, p.111-116

93. Balberg I., Abeles В., Arie Y., Thin Solid Films, 1974, v.24, p.307

94. Береснева Л.А., Васильева Л.Л., Девятова С.Ф., Панькин В.Г.,

95. Свиташев К.К., Шварц И.Л., Письма в ЖТФ, 1977, т.З, №9, с.420-423

96. Sokolovsky A.A., Masychev V.I., Parameters optimization of monofiber and multifiber probes in diagnostics of biotissue by optical PNC-method, Proc. Of SPIE, v4253 (2001) p.143

97. Cheong W.F.,Prahl S.A.,Welch A.J., A rewiew of the optical properties of biological tissues, IEEE J.,of Quantum Electr, 1990, v.26 p.2166-2185

98. Исимару А., Распространение и рассеяние волн в случайно неоднородных средах, М., Мир, 1981, т. 1

99. Корн Ж., Корн Т., Справочник по математике, М., Наука, 1984

100. Kesler G, Masychev V, Sokolovsky A., Alexandrov М, Kesler А, Koren R., Early dental caries detection by method of PNC-diagnostics: comparison with visual and x-ray methods, Proceedings of SPIE, V.3910, 2000,p.269

101. Kesler G, Masychev V, Sokolovsky A., Alexandrov M, Kesler A, Koren R., Photon Undulatory Non-Linear Conversion Diagnostic Method for Caries Detection: A Pilot Study, Journal of Clinical Laser Medicine & Surgery v.21, 2003,№4,p.209-217

102. Александров M.T., Бажанов H.H., Платонова B.B., Черкасов А.С., Соколовский А.А. и др., Способ для обнаружения и оценкиконцентрации анаэробных бактерий в биологическом субстрате, Патент РФ №2121143, 1998

103. Александров М.Т., Бажанов Н.Н., Платонова В.В., Черкасов

104. А.С., Соколовский А.А. и др., Способ определения состояния биологической ткани, Патент РФ №2121289, 1998

105. Задворнов С.А., Исследование методов построения гибридных волоконно-оптических измерительных систем, Кандидатская диссертация, Научный руководитель Соколовский А.А., М. 2009

106. ГОСТ Р 51330.10-99. Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 2. Искробезопасная электрическая цепь.

107. Dubaniewicz Т., Cashdollar К., GreenG., Chaiken R. Ignition of Methane-Air Mixtures by Laser Heated Small Particles Journal of Loss Prevention in the Process Ind., 2000 May 13(3-5):349-359.

108. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура и методы определения.

109. ГОСТ Р 51330.19-99. Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 20. Данные по горючим газам и парам, относящиеся к эксплуатации электрооборудования

110. Задворнов С.А., Соколовский А.А., О пожаровзрывобезопасности волоконно-оптических гибридных измерительных систем, Датчики и системы, №3,2007, с.11-13

111. Dubaniewicz-TH, Cashdollar-KL, Green-GM, Chaiken-RF,Ignition of Methane-Air Mixtures by Laser Heated Small Particles, J Loss Prev Process Ind 2000 May 13(3-5):349-359 (NIOSHTIC-2 No. 20022694)

112. R.C.Miller, B.Schwartz, L.A.Koszi, W.R.Wagner, A high-efficiency GaAlAs double-heterostructure photovoltaic detector, Appl. Phys. Lett. 33(8), 15 Oct 1978

113. Моисеев B.B., Потапов B.T., Свиридов B.A., Волоконно-оптические датчики линейных перемещений, Радиотехника, 1982, т.37, №6, с.83-84

114. P.di Vita. Ann. Telecommunic., 1977, V. 32, № 3—4

115. Моисеев B.B., Потапов В.Т., Свиридов В.А., Соколовский А.А., О разрешающей способности рефлектометра с компенсацией фоновых отражений, Радиотехника, 1982, т.37, №10

116. Моисеев В.В., Потапов В.Т., Исследование стабильности волоконно-оптического датчика отражательного типа, Радиотехника, 1988, №8, с.37-40

117. Загарских В.Г., Залкинд JI.A., Ольховой А.С., Потапов В.Т., Рыжнев В.Ю., Сидоров Г.В., Соколовский А.А., Татьянцев А.Г., Газоанализатор, Авторское свидетельство №1440184, 1988г.

118. Дворянкин В.Ф., Егоров Ф.А., Соколовский А.А., Морозов Н.П., Волоконно-оптический метанометр, Тезисы докл., Всесоюзной конф., Проблемы измерительной техники в волоконной оптике, Н.Новгород, 1991, с.117-118

119. Khivrin M.V., Travkin Е.К., Khochinov E.A.,Matveev V.A.,

120. Solcolovskiy A.A., Fiber-optic equipment for monitoring of the coil main's atmosphere, Proc. Int. conf. ISFOC -93, Leningrad, 1993,p.70-73

121. Морозов Н.П., Железнов В.И. Соколовский А.А., Егоров Ф.А., Узкополосные интерференционные фильтры для датчиков газов, Тезисы докл., Всесоюзной конф., Проблемы измерительной техники в волоконной оптике, Н.Новгород, 1991,с.124-125

122. Соколовский А.А., Задворнов С.А., Волоконно-оптический датчик концентрации газов, патент РФ №2265826, опубл. 27.05. 2005

123. Соколовский А.А., Задворнов С.А., Волоконно-оптический датчик концентрации газов, патент РФ №39202, опубл. 20.04. 2004

124. Соколовский А.А., Задворнов С.А., Гибридный волоконно-оптический датчик углеводородных сред, Тезисы докл., 14 НТК «Фотометрия иее метрологическое обеспечение», М., ВНИИОФИ, 2004, с 111-112

125. Zadvomov S., Sokolovsky A., An electro-optic hybrid methan sensor, 21 Canadian conference jn electrical and computer engineering , Niagara Falls, Canada,2008

126. Соколовский А.А., Задворнов С.А., Волоконно-оптическая гибридная измерительная система, патент РФ №80558, опубл. 10.02.2009

127. Александров И.В., Алексеева Е.И., Милявский Ю.С., Нанушьян С.Р., Потапов В.Т., Соколовский А.А., Фельд С.Я., Шушпанов О.Е., Многоканальный пороговый индикатор температуры, Авторское свидетельство №1556295, 8.12.1989.

128. Моисеев В.В., Огрин Ю.Ф., Куцевич И.В., Потапов В.Т., Соколовский А.А., О возможности использования пленок окислов ванадия в волоконно-оптических датчиках температуры, Письма в ЖТФ, 1982, т.8, №9, с 565-567

129. Дворянкин В.Ф., Егоров Ф.А., Потапов В.Т., Соколовский А.А.,Темиров Ю.Ш.,.Волоконно-оптический генератор релаксационных колебаний на основе пленок двуокиси ванадия, Письма в ЖТФ, 1989, т.15, №12, с.46-50

130. Задворнов С.А., Соколовский А.А., Двухканальный оптоэлектронный датчик температуры, Измерительная техника, 2004, №11, с.35-37

131. Zadvornov S., Sokolovsky A.,Hybrid fiber-optic temperature sensor using pulse coding of optical signal, Proc. of 10 IMECO TC7 Int. Sympossium on advances of measurement science, S.Petersburg, 2004, v.2, p335-337

132. Власов В.А.,Гуляев Ю.В., Потапов В.Т., Соснин В.П., Трегуб Д.П., Шпилевский Р.В., Эленкриг Б.Б., Квантовая электроника, 1981, №8, с 182

133. Новиков В.Н., Таллерчик Б.А., ПТЭ, 1969, №5, с.190

134. Андреев В.Н., Мешковский И.К., Теруков Е.И., Чудновский Ф.А., ПТЭ, 1975, №6 с.252

135. Дворянкин В.Ф., Егоров Ф.А., Соколовский А.А., Темиров Ю.Ш., Вол.-опт измеритель скорости потока газа на основе пленок V02, Тез.докл. Всес. Конф. Оптические методы исследования потоков Новосибирск, 1991

136. Zadvornov S., Sokolovsky A., Electro-optic hybrid multifunctional Instrument for 3-phase current measurements, Proc. IEEE International instrumentation and measurement technology conference, 2008,щ Victoria, Canada

137. Задворнов С.А., Соколовский А.А., Многофункциональный оптоэлектронный датчик тока, Всероссийская конференция по волоконной оптике, Пермь, 2007

138. Задворнов С.А., Соколовский А.А., Многофункциональная оптоэлектронная измерительная система для трехфазных сетей переменного тока, Электротехника, 2009, №4, с.47-51

139. Sokolovsky A., Ryabko М., Zadvornov, A fiber-optic hybrid multifunctional AC voltage sensor, CIGRE Canada conference on power systems, Winnipeg, 2008