Влияние поляризационной невзаимности и наведенного двулучепреломления в волокне на точностные параметры волоконно-оптического резонаторного гироскопа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Гилев Даниил Георгиевич

• Гилев Даниил Георгиевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Гилев Даниил Георгиевич

ВВЕДЕНИЕ

1 ДАТЧИКИ И СЕНСОРЫ НА ОПТИЧЕСКИХ КОЛЬЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРАХ

1.1 Оптический кольцевой резонатор

1.2 Различные типы оптических кольцевых резонаторов

1.3 Применение кольцевых резонаторов

1.4 Эффект Саньяка. Оптические гироскопы

1.4.1 Точностные параметры гироскопа

1.4.2 Кольцевой лазерный гироскоп

1.4.3 Волоконно-оптический гироскоп

1.5 Оптический резонаторный гироскоп

1.5.1 Способ синхронизации частоты лазера и резонансной частоты

1.5.2 Интерферометр Маха-Цандера с пассивным кольцевым резонатором

1.5.3 Интерференция двух резонансных спектров

Выводы по 1-ой главе

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО КОЛЬЦЕВОГО РЕЗОНАТОРА

2.1 Математическое описание волоконно-оптического кольцевого резонатора

2.2 Метод измерения параметров резонатора с учетом нелинейности перестройки лазера

2.3 Изготовление ВОКР и измерение рабочих параметров

Выводы по 2-ой главе

3 НАВЕДЕННОЕ ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОМ РЕЗОНАТОРЕ

3.1 Линейное и циркулярное двулучепреломление

3.2 Оптическое одномодовое волокно и распространение излучения

3.3 Двулучепреломление в оптическом волокне

3.3.1 Двулучепреломление, вызванное конструкцией волокна

3.3.2 Двулучепреломление, вызванное анизотропным напряжением за счет деформационных воздействий

3.4 Исследование оптического волокна с двулучепреломлением

3.5 Наведенное двулучепреломление в оптическом резонаторе

3.6 Учет вклада двулучепреломления в математическом описании волоконно-оптического резонатора

3.7 Измерение зависимости выходного спектра от входящего состояния поляризации для верификации модели

3.8 Метод оценки величины двулучепреломления по взаимному расположению дополнительной и основной резонансной частоты

3.9 Измерение наведенного двулучепреломления по методу оценки взаимного расположения резонансных частот

Выводы по 3-ой главе

4 РАЗРАБОТКА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРНОГО ГИРОСКОПА

4.1 Теоретическое описание резонаторного гироскопа с разветвителем 3^3

4.2 Экспериментальное определение точностных параметров резонаторного гироскопа

4.3 Поляризационная невзаимность в оптической схеме резонаторного гироскопа

Выводы по 4-ой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А - Акт внедрения результатов работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние поляризационной невзаимности и наведенного двулучепреломления в волокне на точностные параметры волоконно-оптического резонаторного гироскопа»

ВВЕДЕНИЕ

Оптический кольцевой резонатор представляет собой интерферометрическую схему, схожую с интерферометром Фабри-Перо, состоящую из замкнутого кольцевого оптического контура, в котором световая волна многократно проходит по кольцевому волноводу. Резонансным условием является укладывание целого числа длин волн в оптическую длину замкнутого контура, таким образом, что на выходном спектре оптической мощности после прохождения кольцевого резонатора наблюдаются провалы мощности на резонансных длинах волн. Кольцевой резонатор может рассматриваться как чувствительный элемент (ЧЭ) гироскопа в инерциальных навигационных системах. В настоящее время в инерциальной навигации применяются несколько видов гироскопов: кольцевые лазерные гироскопы (КЛГ), волоконно-оптические гироскопы (ВОГ), гироскопы на основе микро-электромеханических систем (МЭМС) и др. Гироскопы можно разделить по нескольким классам точности для понимания области применения. Для описания точностных параметров гироскопа используются три параметра: случайный угловой дрейф ЛЯЖ (белый шум выходного сигнала гироскопа) и нестабильность нуля В/ (определяется уровнем фликкер-шума электроники) или случайная составляющая дрейфа нулевого сигнала и динамический диапазон измерения угловой скорости. В таблице 1 приведены характерные величины параметров по классам точности.

Таблица 1 - Параметры гироскопов различного класса точности [1]

Класс В/, °/ч ЛЯЖ, °/^ч Диапазон, °/с

Скоростной 10-100 > 0,5 > 500

Тактический 1-10 0,5-0,05 100-500

Навигационный < 0,1 < 0,01 < 10

Оптические гироскопы (ВОГ и КЛГ) относятся к навигационному классу точности (случайный угловой дрейф менее 0,01 °/^ч) и применяются в наземных, морских и воздушных видах техники. В связи с бурным развитием беспилотных видов транспорта, робототехнических устройств и гиростабилизированных

платформ небольших размеров растет запрос на малогабаритные и относительно недорогие гироскопы скоростного класса точности. К таким гироскопами относятся малогабаритные МЭМС-гироскопы, однако, они обладают рядом недостатков: меньшей чувствительностью по сравнению с оптическими системами (случайный угловой дрейф более 1 и большой чувствительностью к ударным и вибрационным воздействиям [2].

Уменьшение размеров волоконной катушки, чувствительного элемента ВОГ, ведет к снижению точности измерения из-за уменьшения длины и периметра контура. Уменьшение габаритных размеров лазерного контура КЛГ приводит к увеличению зоны нечувствительности гироскопа. На текущий момент на российском рынке представлены следующие ВОГ:

• малогабаритные датчики вращения ВГ091А производства ЗАО «Физоптика» с габаритными размерами 024х5О мм с нестабильностью нуля 3 °/ч, диапазоном измеряемых скоростей ±300 °/с, случайным угловым дрейфом 0,04 °/^ч [2];

• ОИУС200 производства ООО НПК «Оптолинк» с габаритными размерами 07Ох28 мм, нестабильностью нуля 0,2 °/ч, диапазоном измеряемых скоростей ±550 °/с, случайным угловым дрейфом 0,015 °/^ч [3];

• ВОГ производства АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» с габаритными размерами 0150*45 мм, нестабильностью нуля 0,005 °/ч, диапазоном измеряемых скоростей ± 400 °/с, случайным угловым дрейфом 0,04

°/^ч [5].

Резонаторные оптические гироскопы является следующим эволюционным шагом в развитии оптической гироскопии, о чем говорит повышенный интерес к такому виду гироскопов в последние годы [6]. Проблема резонаторного гироскопа заключается в том, что измерение смещения резонансных частот из-за вращения неосуществимо напрямую, для этого необходимо применение специальных способов детектирования угловой скорости. В качестве потенциального способа в работе применяется интерференция двух резонансных спектров в разветвителе 3*3, в котором возникают постоянные фазовые смещения излучения при прохождении через разветвитель.

Оптический кольцевой резонатор может быть реализован с помощью интегрально-оптических технологий, что может сильно уменьшить массогабаритные параметры ЧЭ и при этом сохранить точность измерения на уровне текущих реализаций миниатюрных оптических гироскопов. Однако для изготовления интегрально-оптических резонаторов требуется сложные наукоемкие технологические процессы, что делает стоимость разработки гироскопа дорогой. Одним из вариантов уменьшения габаритов с сохранением точностных характеристик является применение волоконно-оптического кольцевого резонатора (ВОКР) из одномодового волокна. Данный резонатор может быть изготовлен из волоконно-оптических сплавных разветвителей с неравными коэффициентами деления, которые соединяются путем оптической сварки в замкнутый кольцевой контур. Простой в изготовлении резонатор может выступать объектом для создания на его основе оптоэлектронного генератора, внешнего резонатора для стабилизации частоты лазера, в качестве опорного интерферометра для рефлектометров, температурного датчика и др. Однако волоконно-оптический контур обладает некоторыми поляризационными особенностями: в случае, когда замкнутый контур из одномодового волокна необходимо уменьшить, оптическое волокно испытывает сильные деформационные воздействия, вследствие чего возникает наведенное двулучепреломление (НДП). Если в такой резонатор попадает излучение с линейной поляризацией под некоторым углом к «быстрым» и «медленным» осям одномодового волокна с двулучепреломлением образуется второй дополнительный резонанс. В оптической схеме это может приводить к возникновению поляризационной невзаимности (ПН), которая вызывает «ложное» изменение амплитуды сигнала и ухудшению точностных параметров гироскопа. Для разработки резонаторного гироскопа с заданными параметрами требуется изучить факторы возникновения ПН.

Для того, чтобы избавиться от дополнительного пика, который вносит ПН световых волн, в исследованиях применяют либо более дорогое анизотропное и специализированное поляризационное волокно [6], либо на входе устанавливают дополнительные поляризаторы [8], что усложняет конструкцию. Изучение

природы данного эффекта позволит, с одной стороны, учитывать его влияние на изменение резонансного спектра, с другой стороны, может привести к созданию новых типов сенсоров на основе ВОКР.

Целью диссертационной работы является разработка миниатюрного волоконно-оптического резонаторного гироскопа скоростного класса точности с учетом влияния поляризационной невзаимности и наведенного двулучепреломления.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) провести анализ различных типов оптических резонаторов и резонаторных схем гироскопов; для каждого типа оптического резонатора определить минимально детектируемую скорость и оценить сложность технологии изготовления;

2) разработать экспериментальный метод определения параметров волоконно-оптического резонатора и предложить способ компенсации неравномерности перестройки частоты излучения лазера;

3) рассмотреть факторы, влияющие на возникновение двулучепреломления в оптическом волокне кольцевого резонатора;

4) создать математическое описание оптического резонатора с учетом НДП в оптическом волокне для визуализации изменения спектра резонатора;

5) провести сборку и исследование макета миниатюрного волоконно-оптического резонаторного гироскопа и учесть вклад ПН в оптической схеме.

Научная новизна результатов исследования состоит в следующем:

1) впервые предложено математическое описание ВОКР с учетом значения НДП, которое позволяет визуализировать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) резонатора и смоделировать месторасположение дополнительной резонансной частоты в зависимости от величины НДП в заданном диапазоне частот;

2) впервые теоретически обоснован и реализован метод, позволяющий определять величину наведенного изгибом двулучепреломления в одномодовом

волокне по взаимному расположению основных и дополнительных резонансных частот ВОКР;

3) впервые дано теоретическое описание распространения и сложения световых волн в схеме интерферометрического резонаторного гироскопа с применением разветвителя 3*3.

Практическая значимость работы:

1) произведенный расчет минимально детектируемой угловой скорости для нескольких типов оптических резонаторов на основе экспериментальных данных позволяет разработчику выбрать тип резонатора для конкретной области применения;

2) определение спектра оптического резонатора с помощью вспомогательного несимметричного интерферометра Маха-Цандера и преобразования Гильберта для определения функции мгновенной частоты излучения позволяет учесть нелинейность перестройки частоты лазера и снизить погрешность при определении параметров резонатора;

3) определение величины НДП по разности резонансных частот между двумя ортогональными модами в ВОКР с помощью предложенной модели дает новый способ экспериментального определения величины НДП под действием внешних воздействий;

4) на основе предлагаемой оптической схемы с применением волоконного разветвителя 3*3 и кольцевого резонатора, реализована оптическая часть опытных образцов миниатюрных резонаторных гироскопов ПИКВ.402132.121.

Методология и методы исследования

В работе использованы методы спектрального и математического анализа, теории сигналов, метод наименьших квадратов, теория матриц Джонса, электромагнитной теории света, моделирование проводилось в среде MATLAB с использованием разработанных автором программ, обработка данных гироскопа проводилась с применением языка Python.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) вспомогательный волоконно-оптический интерферометр Маха-Цандера, включенный в оптическую схему измерения параметров ВОКР для учета нестабильности перестройки частоты излучения лазера, снижает относительную погрешность с 15% до 1%;

2) обнаруженная взаимосвязь между НДП и взаимным расположением основных и дополнительных резонансных частот ВОКР позволила провести измерение величины НДП в одномодовом волокне с точностью не менее 10-7;

3) учет ПН в оптической схеме на одномодовом волокне дает возможность создать миниатюрный резонаторный гироскоп скоростного класса точности.

Внедрение результатов

Полученные результаты диссертационной работы использованы на ПАО «ПНППК» в рамках выполнения проекта компании-лидеры «Разработка и создание технологии и производства миниатюрного резонансного оптического гироскопа широкого назначения» (договор № 2/549/2020 от 23.07.2020 г.). Также тема диссертационной работы связана с грантом по конкурсу «УМНИК» «Разработка оптического гироскопа из микродискового резонатора для датчика угловой скорости» (договор №12872ГУ/2018 от 27.04.2018). Часть результатов получена в рамках выполнения проекта при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSNM-2023-0005).

Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается применением разнообразных современных экспериментальных методов исследования, согласием полученных в работе результатов с известными экспериментальными данными в областях их взаимного пересечения и согласованностью результатов, полученных в работе различными методами, обоснованностью использованных физических представлений при трактовке полученных результатов.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на различных научных конференциях: На 4-й Всероссийской научно-технической конференции «Навигация, наведение и управление летательными аппаратами»

(г. Москва, 2019); на 19-й и 20-й Международной конференции по лазерной оптике ICLO-2020, 2022 (г. Санкт-Петербург, 2020, 2022); на Всероссийской конференции по волоконной оптике ВКВ0-2021 (г. Пермь, 2021); на XI и XII Международной конференции по фотонике и информационной оптике (г. Москва, 2022, 2023); на XXIV конференции молодых ученых «Навигация и управление движением» (г. Санкт-Петербург, 2022); на XXIX Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам (г. Санкт-Петербург, 2022); на 20-й Азиатско-Тихоокеанской конференции по фундаментальным проблемам опто- и микроэлектроники APC0M-2022 (г. Владивосток).

Публикации. Представляемые положения были опубликованы в 16 работах, в том числе, в 7 работах, опубликованных в журналах, индексируемых в Scopus и WoS, ВАК. Подана заявка на изобретение №2022133390.

Личный вклад автора. Вклад автора заключается в выполнении основного объема исследований. Основные результаты, выносимые на защиту, получены автором лично. Во всех работах, выполненных в соавторстве, автор непосредственно участвовал в постановке задач и реализации их решений.

1 ДАТЧИКИ И СЕНСОРЫ НА ОПТИЧЕСКИХ КОЛЬЦЕВЫХ

РЕЗОНАТОРАХ

Количество публикаций, направленных на различные применения кольцевых оптических резонаторов различного типа, увеличивается с каждым годом, например, такими применениями являются опотоэлектронные генераторы, биосенсоры для различного вещества, датчики температуры, датчики электрических полей и многое другое. В главе рассматривается общее описание распространения излучения по кольцевому резонатору (КР), основные параметры, проанализированы различные применения КР. Особое внимание уделено эффекту Саньяка, оптическим гироскопам и разработкам различных схем резонаторных оптических гироскопов.

Проведен анализ различных видов оптических резонаторов для применения в качестве ЧЭ миниатюрного оптического гироскопа и представлен в работе [9].

1.1 Оптический кольцевой резонатор

КР в общем случае является интерферометрической схемой и состоит из прямого волноводного канала, области связи и замкнутого оптического контура. Суммирование последовательных лучей в области связи проводит к оптической интерференции схожей с интерферометром Фабри-Перо [10]. В литературе представлены две конфигурации оптических КР: с одним разветвителем (Рисунок 1.1а) и двумя разветвителями (Рисунок 1.1б). Для примера рассмотрим распространение световых волны в конфигурации КР с одним разветвителем. Схема с указанием распространяемых по контуру электромагнитных волн Еп (п = 1, 2, 3, 4) и направления представлены на Рисунке 1.1.

Область связи Область связи 1

а б

Рисунок 1.1 - Различные конфигурации КР: а - с одним прямым волноводом и областью связи; б -с двумя волноводами и

областями связи

Через входной порт в систему вводится световая волна Е1, амплитуда которой составляет Е0. Для упрощения примем, что мощность входного излучения Р1 = |Е1|2 = 1. Входящее излучение попадает в области связи и мощность сигнала делится в пропорции, определяемой ? - коэффициент связи прохождения, к -перекрестный коэффициент связи. Коэффициенты связи выполняют условие:

е+к2=1. (1.1)

Малая часть излучения Е2 от входящей мощности попадает в кольцевой контур, а другая часть Е3 проходит дальше по волноводу в выходной порт 1. Световая волна Е4, совершившая один проход, делится в пропорции согласно коэффициентам связи, таким образом, происходит два наложения волн: в прямом волноводе и в замкнутом контуре. Основные соотношения мощностей для проходящих волн Е1, Е3 и циркулирующих Е2, Е4 связаны с помощью следующих уравнений [11]:

Е = + гкЕ4, (1.2)

Е2 = Е4 + ¡кЕг.

(1.3)

В результате прохождения по кольцевому контуру световой сигнал накапливает фазовое смещение. Связь сигналов внутри резонансного контура описывается соотношением:

E = e~aL-^LE2 = aei<pE2, (1.4)

где а - коэффициент затухания в КР, a - амплитуда сигнала при одиночном проходе по кольцу, в = 2п/Хп - постоянная распространения моды в кольце, n - показатель преломления оптической моды внутри резонатора, L - длина КР; Ф - фазовое смещение при одиночном проходе.

Определим оптическую мощность выходного излучения с учетом уравнений (1.2) и (1.3):

=e3|2 = a2 +12 - 2Шcos(p) . (1.5)

1 + at -2atcos(p)

Мощность внутри кольцевой области будет равна:

|2_ a 2(1 -12) 1 + a2t2 - 2at cos(p)

В области связи происходит две интерференции, когда фазовое смещение световой волны E4 кратно 2п, тогда внутри резонатора будет наблюдаться конструктивная интерференция, а на выходном волноводе - деструктивная интерференция. Таким образом, резонансное условие можно определит через фазовое смещение:

p = 2жт, (1.7)

где m - целое число.

С учетом резонансного условия (1.7) уравнения (1.5) и (1.6) сводится к

Pes = |E4| =, _ 2,2 . . (1.6)

(a -1)2 (1 - at)2

POUt = Ta ТТ , (1.8)

P = 0 2(1 -')2 (19)

"" (1 - at)' . ( )

В частном случае, когда будет выполняться условие а = Щ, тогда выходная мощность резонанса будет равна 0. Данный случай называется критической связью.

При изменении частоты входящего излучения / будет наблюдаться спектральная селективность проходящего излучения с собственными резонансными частотами Таким образом, резонансное условие можно определить следующим образом: резонанс наблюдается на определенной частоте, при которой целое число длин волн укладывается по длине кольцевого контура. Спектральное распределение выходного излучения и сигнала внутри резонатора показано на Рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Спектральное распределение КР для выходного излучения с выходного порта 1 и внутри резонатора

Для КР выделяют несколько рабочих параметров резонатора - FSR, FWHM, ^-factor. FSR (Free Spectral Range) - свободный спектральный диапазон - является разностью между соседними резонансными частотами [10]:

/Л

FSR

/А

FSR = —, nL

(1.10)

где c - скорость света.

FWHM (Full Width at Half Maximum) - ширина спектра на уровне минус 3 дБ резонансного выреза от максимального значения интенсивности, соответствующего уровню 0 дБ. Определяется следующим уравнением [10]:

FWHM = (1 - t)c . (1.11)

TinLf V t

F - крутизна резонансного выреза является отношением FSR к FWHM:

F = . (1.12)

FWHM

Q-factor или добротность резонатора может быть определена как полная энергия внутри резонатора, деленная на энергию, потерянную за один проход оптического излучения по замкнутому контуру. Добротность можно рассчитать отношением частоты излучения f к ширине резонансного пика (1.11):

Q= f . (1.13)

FWHM ( )

В случае когда резонатор обладает высокой добротностью (Q > 105) повышается крутизна F резонансного пика кольцевого оптического контура. Высокое значение F приводит к тому, даже малое воздействие на резонатор какого-либо из факторов (температура, давление, изменение состава вещества, вращение) будет отражаться на мощности детектируемого сигнала в достаточной степени для детектирования физического воздействия. В случае низкой добротности (Q < 105) наблюдается малое изменение интенсивности, которое может быть не зафиксировано детектором. Таким образом, значение добротности определяет чувствительность оптического резонатора к внешним воздействиям.

1.2 Различные типы оптических кольцевых резонаторов

Резонаторы мод шепчущей галереи (РМШГ) — это осесимметричные системы, в которых возбуждаются оптические резонансные моды вследствие эффекта полного внутреннего отражения от границы раздела сред. Они могут обладать различной формой, на Рисунке 1.3 представлены распространенные виды таких резонаторов (дисковый, сферический и тороидальный).

60 мкм

а б в

Рисунок 1.3 - Различные типы РМШГ: а - дисковый [12]; б - сферический [13]; в - тороидальный [14]

Ввод излучения в РМШГ может осуществляться различными элементами, возбуждающими затухающее поле в области, соизмеримой с размерами фундаментальной моды резонатора, например, биконическим оптическим волокном [15], D-сполированным волокном [16], призмами полного внутреннего отражения [9 ,17] и с помощью интегрально-оптических волноводов [18].

ВОКР изготавливается путем сварки двух оптических разветвителей между собой, таким образом, что внутри замкнутого контура формируется «слабая» связь, поэтому для создания контура могут использоваться разветвители с коэффициентами деления 60:40, 90:10, 99:1 и т.п. Добротность волоконно-оптических резонаторов находится в пределах от 106 до 108. Оптическое волокно является высокочувствительным к внешним воздействиям (например, к температуре), что определяет высокий температурный дрейф резонансной частоты волоконного контура.

Интегрально-оптические резонаторы (ИОР) могут быть выполнены в виде кольца или диска на фотонном интегральном чипе, изготовленном с помощью интегрально-оптических технологий. Оптическая связь между подводящим излучение волноводом и замкнутым кольцевым волноводом обеспечивается интегрально-оптическими разветвителями, которые представляют собой два близкорасположенных волновода на таком расстоянии, что между ними возникают связь и перекачка мод. Пример такого резонатора приведен на Рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Пример ИОР на Si3N4

ИОР могут быть сформированы на основе различных материалов: нитрида кремния ^Ь^) [19], оксида алюминия (А1^3) [20], фосфида индия (1пР) [21] и кремния [22]. Выбор материала определяется поставленной задачей и

диктуется требованиями к оптическим и структурным характеристикам материала и интегрально-оптических элементов. Одной из проблем интегрально-оптического резонатора являются большие материальные потери по волноводу, сказывающиеся на качестве резонансной кривой и добротности самого резонатора.

Например, платформа из Si3N4 (пример на Рисунке 1.4) обладает потерям 0,03 дБ/см [23] для длины волны 1,55 мкм, которая часто используется как в источниках, так и в приемниках, а также этот материал позволяет сформировать термооптическое управление, с помощью электродов и электрического тока, проходящего через него. Платформа Al2Oз схожа с SiзN4, но существуют работы, где реализованы кольцевые резонаторы с эрбиевым легированием, которое позволяет повысить добротность, за счет усиления проходящего излучения [20].

1.3 Применение кольцевых резонаторов

Оптические резонаторы разного типа могут применяться в различных областях науки и техники: стабилизация частоты лазерного излучения [24, 25], генератор частоты [26 - 28], вспомогательный элемент для снижения шумов источниках в схеме волоконно-оптического гироскопа [29, 30], в качестве опорного интерферометра для рефлектометров [31], оптоэлектронный модулятор [23], и т.д. Наибольшее применение оптические резонаторы нашли в качестве различных

сенсоров и датчиков: датчики температуры [32, 33], датчики давления [34], датчик растяжения [35], датчик электрических полей [36], датчик магнитных полей [37], рН-сенсор [38], датчик водорода [39], мониторинг глюкозы [40] и многие другие применения.

Датчики на основе оптических резонаторов обладают рядом преимуществ: высокая чувствительность, возможность миниатюризации, отсутствие ЭМ помех, высокая скорость работы. Рассмотрим различные типы применений оптических резонаторов в данной области. • Оптоэлектронный генератор

Оптоэлектронные генераторы частоты предназначены для генерации волн частотой выше 10 ГГц. В основном данные системы основаны на волоконной линии задержки, но в последних работах рассматривается системы, собранные на ВОКР различной длины [26 - 28].

Оптоэлектронный генератор на ВОКР (Рисунок 1.5) состоит из узкополосного лазера, интерферометра Маха-Цандера, волоконного оптического резонатора и быстродействующего фотодиода. Лазерная частота стабилизируется на резонансной частоте с помощью низкочастотного метода обратной связи Паунд-Драйвер-Холла [41].

Фазовое смещение

Рисунок 1.5 - Схема оптоэлектронного генератора на основе ВОКР [26]: У -усилитель, ВЧ - высокочастотный, ММЦ - модулятор Маха-Цандера, ФД -фотодиод, ПДХ - метод Паунд-Драйвер-Холла

Добротность в резонаторе зависит от коэффициентов связи делителей и общих оптических потерь в оптической схеме, вызванных потерями в разветвителях, потерями на соединении и т.д. Одним из преимуществ данного типа резонатора является то, что его полоса пропускания оптического резонанса 3 дБ сохраняется при использовании в микроволновом диапазоне. Также преимуществом применения ВОКР в оптоэлектронном генераторе является большая оптическая длина задержки, эквивалентная длина которой определяется как:

^ =0Г. (1.14)

Резонатор с 20 метровым контуром и добротностью 3,5 109 эквивалентен длине задержки 1180 метров. • Датчик электрических полей

Чувствительным элементом датчика электрического поля выступает полимерная многослойная диэлектрическая микросфера [36]. Внешнее электрическое поле наводит на сфере поверхностные и объемные силы (электрострикционный эффект), приводящие к упругой деформации. Это изменение поверхности сферы приводит к сдвигу резонансных частот. Индуцированные электрическим полем сдвиги исследуются путем возбуждения оптических мод сфер лазерным светом, при помощи DFB-лазера через утоненное волокно (Рисунок 1.6). В работе рассматривается различные материалы для изготовления сферического резонатора с целью получения наилучшей чувствительности 0,2 пм/(В/м).

Вытянутое волокно

Рисунок 1.6 - Схема ввода излучения в микросферу [36]

• Температурный датчик

Волоконно-оптический резонатор может быть применен в качестве температурного датчика. В работе [32] рассматривается схема, в которой участок волокна резонатора помещается в область локального нагрева на поверхность элемента Пельтье. Область нагрева составила 5 см, длина резонатора 50 см, волоконно-оптический разветвитель 99:1. В результате периодического воздействия температуры на участок волокна, на осциллографе фиксировалось смещение резонансных частот (Рисунок 1.7).

(а)

* 0 5 10 15 20 25

Time (s)

(Ь)

— 287.5 ^ 285,0

282.5

О 5 10 15 20 25

Time (s)

(С)

А,2

0 5 10 15 20 25

Time (s)

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гилев Даниил Георгиевич, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Lefevre, H.C. The fiber-optic gyroscope - Norwood, MA: Artech house, 2022 - С. 483.

2. Венедиктов В. Ю., Филатов Ю. В., Шалымов Е. В. Микрооптические гироскопы на основе пассивных кольцевых резонаторов //Квантовая электроника.

- 2016. - Т. 46. - №. 5. - С. 437-446.

3. Листвин В., Логозинский В. Миниатюрные волоконно-оптические датчики вращения: конструкция, технология, характеристики //Электроника: наука, технология, бизнес. - 2006. - №. 8. - С. 72-77.

4. Korkishko Y., Prilutskiy V., Varnakov V., Fedorov V., Ponomarev V., Kostritskii S., Prilutskiy S., Fedorov I., Morev I., Obuhovich D., Zuev A. Miniature Inertial Measurement Units IMU200 and IMU400 Based on FOG with MEMS-Accelerometers: Development and Studying of Characteristics //2022 29th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems (ICINS). - IEEE, 2022. - С. 1-5.

5. Унтилов, Д.А., Егоров А., Рупасов А.В. и др. Результаты испытаний волоконно-оптического гироскопа // Гироскопия и навигация. - 2017. - Т. 25. - № 3(98). - С. 78-85.

6. Kuai X. et al. Suppression Method of Optical Noises in Resonator-Integrated Optic Gyroscopes //Sensors. - 2022. - Т. 22. - №. 8. - С. 2889.

7. Dahlgren R. P., Sutherland R. E. Single-polarization fiber optic resonator for gyro applications //Fiber Optic Gyros: 15th Anniversary Conf. - SPIE, 1992. - Т. 1585.

- С. 128-135.

8. Hotate K. et al. Eigenstate of polarization in a fiber ring resonator and its effect in an optical passive ring-resonator gyro //Applied optics. - 1986. - Т. 25. - №. 15.

- С. 2606-2612.

9. Гилев Д.Г., и др. Характеристики различных чувствительных элементов миниатюрного резонансного оптического гироскопа // Оптический журнал. - 2022. - Т. 89. - № 4. - С. 59-69.

10. Menendez R.J.P. Fiber-Optic Ring Resonator Interferometer // Interferometry-Recent Developments and Contemporary Applications / Ed. by Bhowmick M. London: IntechOpen, - 2018. P. 1-23.

11. Rabus D.G. Integrated ring resonators. - Berlin: Springer, 2007. P. 360.

12. Kekatpure R. D., Brongersma M. L. Fundamental photophysics and optical loss processes in Si-nanocrystal-doped microdisk resonators //Physical Review A. - 2008. - Т. 78. - №. 2. - P. 023829.

13. Yu B. et al. Silica-microsphere-cavity-based microwave photonic notch filter with ultra-narrow bandwidth and high peak rejection //Optics letters. - 2019. - Т. 44. - №. 6. - P. 1411-1414.

14. Armani D. K. et al. Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip //Nature. -2003. - Т. 421. - №. 6926. - P. 925-928.

15. Vyuzhanina E.A., Gilev D.G., Krishtop V.V. et al. Biconical Optical Fiber Fabrication //2020 International Conference Laser Optics. IEEE, 2020. P. 1-1.

16. Чувызгалов А.А., Гилев Д.Г., Вьюжанина Е.А. и др. Изготовление D-образного волокна для ввода излучения в оптический резонатор // Сборник трудов XII Международной конференции "Фундаментальные проблемы оптики -2020" / Под ред. С.А. Козлова. СПб.: ИТМО, 2020. С. 341-343.

17. Santamaria-Botello G. A. et al. Maximization of the optical intra-cavity power of whispering-gallery mode resonators via coupling prism //Optics express. -2016. - Т. 24. - №. 23. - P. 26503-26514.

18. Anderson M. et al. Highly efficient coupling of crystalline microresonators to integrated photonic waveguides //Optics Letters. - 2018. - Т. 43. - №. 9. - P. 21062109.

19. Gondarenko A., Levy J. S., Lipson M. High confinement micron-scale silicon nitride high Q ring resonator //Optics express. - 2009. - Т. 17. - №. 14. - P. 1136611370.

20. Bonneville D. B. et al. Erbium-ytterbium co-doped aluminium oxide waveguide amplifiers fabricated by reactive co-sputtering and wet chemical etching //Optics Express. - 2020. - Т. 28. - №. 20. - P. 30130-30140.

21. Dell'Olio F., Ciminelli C., Armenise M. N. Theoretical investigation of indium phosphide buried ring resonators for new angular velocity sensors //Optical Engineering. - 2013. - T. 52. - №. 2. - P. 024601.

22. Hazan Y. et al. Silicon-photonics acoustic detector for optoacoustic micro-tomography //Nature communications. - 2022. - T. 13. - №. 1. - P. 1-8.

23. Wang J. et al. Silicon nitride stress-optic microresonator modulator for optical control applications //Optics Express. - 2022. - T. 30. - №2. 18. - P. 31816-31827.

24. Gruning P. et al. All-fiber ring-cavity for frequency stability transfer at 1.55 ^m //Applied optics. - 2019. - T. 58. - №. 6. - P. 1502-1507.

25. Pang Y. et al. Stabilized Narrow-Linewidth Brillouin Random Fiber Laser With a Double-Coupler Fiber Ring Resonator //Journal of Lightwave Technology. -2022. - T. 40. - №. 9. - P. 2988-2995.

26. Saleh K. et al. Optoelectronic oscillator based on fiber ring resonator: overall system optimization and phase noise reduction //2012 IEEE International Frequency Control Symposium Proceedings. - IEEE, 2012. - P. 1-6.

27. Salzenstein P. et al. Comparison of two methods of laser stabilization for optoelectronic oscillators //Semiconductor Lasers and Laser Dynamics VI. - SPIE, 2014.

- T. 9134. - P. 543-547.

28. Eliyahu D., Maleki L. Modulation response (S21) of the coupled optoelectronic oscillator //Proceedings of the 2005 IEEE International Frequency Control Symposium and Exposition, 2005. - IEEE, 2005. - P. 850-856.

29. Zhang H. et al. Fiber optic gyroscope noise reduction with fiber ring resonator //Applied Optics. - 2018. - T. 57. - №. 25. - P. 7391-7397.

30. Liu Y., Luo X., Chen X. Improvement of angle random walk of fiber-optic gyroscope using polarization-maintaining fiber ring resonator //Optics Express. - 2022.

- T. 30. - №. 17. - P. 29900-29906.

31. Tian Y. et al. Nonlinear correction of a laser scanning interference system based on a fiber ring resonator //Applied Optics. - 2022. - T. 61. - №. 4. - P. 1030-1034.

32. Fuderer L. A. et al. In-fibre temperature tuned fibre ring resonator for laser mode monitoring //Optics Continuum. - 2022. - T. 1. - №. 2. - P. 306-314.

33. Mallika C. S. et al. Photonic crystal ring resonator structure for temperature measurement //Optik. - 2015. - Т. 126. - №. 20. - P. 2252-2255.

34. Biswas U. et al. Modeling and analysis of all-optical pressure sensor using photonic crystal based micro ring resonator //International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields. - 2022. - Т. 35. - №. 2. - P. e2962.

35. Zhang L. et al. Optical fiber strain sensor using fiber resonator based on frequency comb Vernier spectroscopy //Optics letters. - 2012. - Т. 37. - №. 13. - P. 26222624.

36. Ioppolo T., Otugen V., Ayaz U. Development of whispering gallery mode polymeric micro-optical electric field sensors //JoVE (Journal of Visualized Experiments). - 2013. - №. 71. - P. e50199.

37. Zhang Y. et al. Magnetic field sensor based on ring WGM resonator infiltrated with magnetic fluid //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2020. -Т. 493. - P. 165701.

38. Li D. Y. et al. High sensitivity pH sensing by using a ring resonator laser integrated into a microfluidic chip //Optics Express. - 2022. - Т. 30. - №. 3. - P. 41064116.

39. Bavili N. et al. Use of an elastic buffer layer for improved performance of a polymer microcylinder ring resonator hydrogen sensor //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2022. - Т. 358. - P. 131431.

40. Ariannejad M. M. et al. Silicon dumbbell-shaped micro-ring resonator for glucose monitoring //The European Physical Journal D. - 2022. - Т. 76. - №. 5. - P. 18.

41. Black E. D. An introduction to Pound-Drever-Hall laser frequency stabilization //American journal of physics. - 2001. - Т. 69. - №. 1. - P. 79-87.

42. Андронова И. А., Малыкин Г. Б. Физические проблемы волоконной гироскопии на эффекте Саньяка //Успехи физических наук. - 2002. - Т. 172. - №2. 8. - С. 849-873.

43. Литвин М. А. и др. Типы ошибок в инерциальных навигационных системах и методы их аппроксимации //Информационные процессы. - 2014. - Т. 14. - №. 4. - С. 326-339.

44. Shebl A. et al. Ring laser gyroscope based on standard single-mode fiber and semiconductor optical amplifier //Radio Science Conference (NRSC), 2016 33rd National. - IEEE, 2016. - P. 368-376.

45. Акпаров В. В. и др. Активная синхронизация мод в кольцевом лазере на основе полупроводникового оптического усилителя //Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия. - 2006. - №. 3.

46. Wang W., Wang J., Xia J. Er-doped fiber ring laser gyroscope with reciprocal polarization maintaining cavity //Optical Engineering. - 2012. - Т. 51. -№. 10. - P. 104401.

47. Рекламная страница КЛГ URL: https://www.ncsist.org.tw/csistdup/ products/product.aspx?product_Id=189&catalog=21 (дата обращения: 14.04.2023)

48. Обзор на оптические гироскопы URL: https://www.electronicsforu.com/ market-verticals/aerospace-defence/optronic-sensors-gyroscopic-sensors-part-4 (дата обращения: 14.04.2023)

49. Stedman G. E. Ring-laser tests of fundamental physics and geophysics //Reports on progress in physics. - 1997. - Т. 60. - №. 6. - С. 615.

50. Nayak J. Fiber-optic gyroscopes: from design to production //Applied Optics. - 2011. - Т. 50. - №. 25. - С. E152-E161.

51. Passaro V. M. N. et al. Gyroscope technology and applications: A review in the industrial perspective //Sensors. - 2017. - Т. 17. - №. 10. - С. 2284.

52. Филатов Ю. В. Волоконно-оптический гироскоп. - Изд-во СПбГЭТУ" ЛЭТИ", 2003.

53. Паспорт на одноосный ВОГ производства «Оптолинк» URL: http://optolink.ru/ru/products/single_axis_fog (дата обращения: 14.04.2023)

54. Паспорт на одноосный ВОГ производства «Физоптика» URL: https://www.fizoptika.ru/catalog/gruppa-vg-091a (дата обращения: 14.04.2023)

55. Рупасов А.В. Исследование метода локального температурного воздействия и его применение для компенсации дрейфа волоконно-оптического гироскопа // Автореф. канд. техн. наук. СПб.: Университет ИТМО, 2014. 20 с.

56. Сосунов А. В. и др. Подавление дрейфа рабочей точки интегрально-оптических схем на основе ниобата лития //Вестник Пермского университета. Серия: Физика. - 2021. - №. 2. - С. 5-13.

57. Zhang Y. S., Ding H. G. Investigation of the system configuration for micro optic gyros //Вестник Московского государственного технического университета им. НЭ Баумана. Серия «Приборостроение». - 2005. - №. 4.

58. Srinivasan S. et al. Design of integrated hybrid silicon waveguide optical gyroscope //Optics express. - 2014. - Т. 22. - №. 21. - P. 24988-24993.

59. Liu D. et al. Interferometric optical gyroscope based on an integrated silica waveguide coil with low loss //Optics Express. - 2020. - Т. 28. - №. 10. - P. 1571815730.

60. Liang W. et al. Resonant microphotonic gyroscope //Optica. - 2017. - Т. 4. - №. 1. - P. 114-117.

61. Ma H. et al. Resonant micro-optic gyro using a short and high-finesse fiber ring resonator //Optics letters. - 2015. - Т. 40. - №. 24. - P. 5862-5865.

62. Feng L. et al. Suppression of frequency locking noise in resonator fiber optic gyro by differential detection method //Optics & Laser Technology. - 2014. - Т. 62. - P. 109-114.

63. Zhi Y. et al. Compensation of scale factor nonlinearity in resonator fiber optic gyro //Optical Engineering. - 2014. - Т. 53. - №. 12. - P. 127108-127108.

64. Feng L. et al. Transmissive resonator optic gyro based on silica waveguide ring resonator //Optics express. - 2014. - Т. 22. - №. 22. - P. 27565-27575.

65. Feng L. et al. Suppression of backreflection noise in a resonator integrated optic gyro by hybrid phase-modulation technology //Applied optics. - 2013. - Т. 52. -№. 8. - С. 1668-1675.

66. Lei M. et al. Test for scale factor of resonant micro optical gyro based on equivalent input //Optik. - 2013. - Т. 124. - №. 19. - P. 3913-3916.

67. Li H. et al. Double closed-loop control of integrated optical resonance gyroscope with mean-square exponential stability //Optics express. - 2018. - T. 26. - №2. 2. - P. 1145-1160.

68. Armenise M. N. et al. Advances in gyroscope technologies. - Springer Science & Business Media, 2010.

69. Ezekiel S., Balsamo S. R. Passive ring resonator laser gyroscope //Applied Physics Letters. - 1977. - T. 30. - №. 9. - P. 478-480.

70. Sanders G. A., Prentiss M. G., Ezekiel S. Passive ring resonator method for sensitive inertial rotation measurements in geophysics and relativity //Optics letters. -1981. - T. 6. - №. 11. - P. 569-571.

71. Matsko A. B. et al. Optical gyroscope with whispering gallery mode optical cavities //Optics Communications. - 2004. - T. 233. - №. 1-3. - P. 107-112.

72. Liang W. et al. Whispering gallery mode optical gyroscope //2016 IEEE International Symposium on Inertial Sensors and Systems. - IEEE, 2016. - P. 89-92.

73. Venediktov V. Y. et al. Modelling of rotation-induced frequency shifts in whispering gallery modes //Quantum Electronics. - 2018. - T. 48. - №. 2. - P. 95.

74. Wang X., He Z., Hotate K. Reduction of polarization-fluctuation induced drift in resonator fiber optic gyro by a resonator with twin 90 polarization-axis rotated splices //Optics express. - 2010. - T. 18. - №. 2. - P. 1677-1683.

75. McRobbie G. A. et al. Effect on gyro drift with an in-loop polarizer in an optical passive ring resonator //Fiber Optic Gyros: 15th Anniversary Conf. - SPIE, 1992. - T. 1585. - P. 136-152.

76. Yu H. et al. Limitation of rotation sensing in IORG by Rayleigh backscattering noise //Europhysics Letters. - 2011. - T. 95. - №. 6. - P. 64001.

77. Khial P. P., White A. D., Hajimiri A. Nanophotonic optical gyroscope with reciprocal sensitivity enhancement //Nature Photonics. - 2018. - T. 12. - №2. 11. - P. 671675.

78. Yan Y., Ma H., Jin Z. Reducing polarization-fluctuation induced drift in resonant fiber optic gyro by using single-polarization fiber //Optics Express. - 2015. - T. 23. - №. 3. - P. 2002-2009.

79. Filatov Y. V. et al. Method for measuring angular velocity using a passive ring resonator and a Mach-Zehnder modulator //Optical Engineering. - 2020. - Т. 59. -№. 7. - P. 074106.

80. Akhmadiev T. M. et al. Simulation and investigation of the resonator gyro //Advanced Sensor Systems and Applications X. - SPIE, 2020. - Т. 11554. - P. 80-87.

81. Венедиктов В. Ю., Филатов Ю. В., Шалымов Е. В. О возможности использования фазовой характеристики кольцевого интерферометра в микрооптических гироскопах //Квантовая электроника. - 2014. - Т. 44. - №. 12. -С. 1145-1150.

82. Filatov Y. V. et al. Experimental Investigation of an Optical Resonator Gyroscope with a Mach-Zehnder Modulator and Its Sensitive Elements //Photonics. -MDPI, 2022. - Т. 10. - №. 1. - P. 4.

83. Zhao S. et al. Navigation-grade resonant fiber-optic gyroscope using ultrasimple white-light multibeam interferometry //Photonics Research. - 2022. - Т. 10. - №. 2. - С. 542-549.

84. Zhao S. et al. White-light-driven resonant fiber-optic gyro based on round trip filtering scheme //Optics Letters. - 2022. - Т. 47. - №. 5. - P. 1137-1140.

85. Liu S. et al. Performance of a resonant fiber-optic gyroscope based on a broadband source //Applied Optics. - 2022. - Т. 61. - №. 16. - P. 4971-4979.

86. Валюшина, П. М и др. Измерение характеристик волоконно-оптического резонатора методом перестройки центральной частоты лазера // Прикладная фотоника. - 2021. - Т. 8. - № 2. - P. 19-32.

87. D. G. Gilev, K. A. Ovchinnikov, V. V. Krishtop, A. A. Chuvyzgalov Fiber optic resonators for angular rate sensors //Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. - 2022. - Т. 86. - №. 13. - P. 75-80.

88. Llopis O. et al. High-Q optical resonators: characterization and application to stabilization of lasers and high spectral purity microwave oscillators //Laser Resonators and Beam Control XII. - International Society for Optics and Photonics, 2010. - Т. 7579. - P. 75791B

89. Xue X. M. et al. All-polymer monolithic resonant integrated optical gyroscope //Optics Express. - 2022. - Т. 30. - №. 23. - P. 42728-42737.

90. Ahn T. J., Kim D. Y. Analysis of nonlinear frequency sweep in high-speed tunable laser sources using a self-homodyne measurement and Hilbert transformation //Applied optics. - 2007. - Т. 46. - №. 13. - P. 2394-2400.

91. Валюшина П. М., Гилев Д. Г. Модель волоконно-оптического резонатора из одномодового волокна с учетом эффекта двулучепреломления //Фотон-экспресс. - 2021. - №. 6. - С. 367-368.

92. Gilev D. G. et al. Determination of induced birefringence in a fiber-optic resonator from the frequency difference between main and additional resonance peaks //Optics Continuum. - 2022. - Т. 1. - №. 3. - P. 487-493.

93. Гилев Д.Г., Криштоп В.В. Определение зависимости наведённого двулучепреломления от радиуса изгиба по положению боковых резонансных пиков // XI международная конференция по фотонике и информационной оптике: Сборник научных трудов, Москва, 26-28 января 2022 года. - Москва: Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 2022. - С. 173174.

94. Gilev D. G. et al. Accounting for microbends in determining induced birefringence in a ring fiber-optic resonator //2022 International Conference Laser Optics (ICLO). - IEEE, 2022. - P. 1-1.

95. Жевандров Н.Д. Поляризация света // Издательство «Наука» - 1969 год - С.56-76.

96. Толмачева А. И., Яхункина А. А., Самаркин Д. С. Принципы передачи сигналов по оптическому волокну и основные параметры оптических волокон //Современные научные исследования и инновации. - 2016. - №. 11. - С. 73-76.

97. Feng T. et al. Distributed polarization analysis with binary polarization rotators for the accurate measurement of distance-resolved birefringence along a singlemode fiber //Optics Express. - 2018. - Т. 26. - №. 20. - P. 25989-26002.

98. Budinski V., Donlagic D. Fiber-optic sensors for measurements of torsion, twist and rotation: a review //Sensors. - 2017. - Т. 17. - №. 3. - P. 443.

99. Palmieri L., Galtarossa A., Geisler T. Distributed characterization of bending effects on the birefringence of single-mode optical fibers //Optics letters. - 2010. - Т. 35.

- №. 14. - P. 2481-2483.

100. Ding Z. et al. Distributed measurements of external force induced local birefringence in spun highly birefringent optical fibers using polarimetric OFDR //Optics Express. - 2019. - Т. 27. - №. 2. - P. 951-964.

101. Feng T. et al. Distributed transverse-force sensing along a single-mode fiber using polarization-analyzing OFDR //Optics Express. - 2020. - Т. 28. - №. 21. - P. 31253-31271.

102. Shang Y. et al. Distributed measurement of bending-induced birefringence in single-mode fibers with PA-OFDR //CLEO: Applications and Technology. - Optica Publishing Group, 2018. - P. JTh2A. 117.

103. Galtarossa A., Grosso D., Palmieri L. Accurate characterization of twist-induced optical activity in single-mode fibers by means of polarization-sensitive reflectometry //IEEE Photonics Technology Letters. - 2009. - Т. 21. - №. 22. - P. 17131715.

104. Ren Z. B., Robert P., Paratte P. A. Temperature dependence of bend-and twist-induced birefringence in a low-birefringence fiber //Optics letters. - 1988. - Т. 13.

- №. 1. - P. 62-64.

105. Yu H. et al. Sensitivity limitation by polarization and birefraction in IORG //Optics Communications. - 2011. - Т. 284. - №. 22. - P. 5384-5387.

106. Morichetti F., Melloni A., Martinelli M. Effects of polarization rotation in optical ring-resonator-based devices //Journal of lightwave technology. - 2006. - Т. 24.

- №. 1. - P. 573.

107. Tan M. et al. Orthogonally polarized RF optical single sideband generation with integrated ring resonators //Journal of Semiconductors. - 2021. - Т. 42. - №. 4. - P. 041305.

108. Ovchinnikov K. A. et al. A Prototype for a Passive Resonant Interferometric Fiber Optic Gyroscope with a 3* 3 Directional Coupler //Sensors. - 2023. - Т. 23. - №. 3. - P. 1319.

109. Sheem S. K. Fiber-optic gyroscope with [3* 3] directional coupler //Applied Physics Letters. - 1980. - T. 37. - №. 10. - P. 869-871.

110. Trommer G. F. et al. Passive fiber optic gyroscope //Applied optics. - 1990. - T. 29. - №. 36. - P. 5360-5365.

Приложение А - Акт внедрения результатов работы

утверждаю

Генеральный директор -Публичного акционерного общества ;$Шрмская научно-производственная Л||боросторительная компания»

/ А.Г. Андреев

^ о//

^/ЗУ » _2023 г.

акт

о внедрении (использовании) результатов кандидатской диссертационной работы

Гилева Даниила Георгиевича

Комиссия в составе:

председателя - директора НИИ радиофотоники и оптоэлектроники В. К. Струка (к.э.н.);

членов комиссии: главного научного сотрудника НИИРФиОЭ В. В. Криштопа (д.ф.-м.н.), главного конструктора НИИРФиОЭ А. А. Журавлева (к.т.н.), главного технолога НИИРФиОЭ Е. А. Игнатенко (к.х.н.)

составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы «Влияние поляризационной невзаимности и наведенного двулучепреломления в волокне на точностные параметры волоконно-оптического резонаторного гироскопа», представленной Д. Г. Гилевым, использованы в научно-технической деятельности Публичного акционерного общества «Пермская научно-производственная компания» (ПАО «ПНППК») при разработке оптической и электронной части чувствительного элемента миниатюрного резонансного оптического гироскопа ПИКВ.402132.121. По результатам проведенных исследований разработана рабочая конструкторская и технологическая документация. Полученные алгоритмы обработки сигнала внедрены во встраиваемое программное обеспечение 460.07515411.00430-01 и разработана соответствующая программная документация.

Предлагаемая оптическая схема, включающая в себя волоконный несимметричный интерферометр Маха-Цандера для учета нестабильности перестройки лазера, позволяет измерять параметры волоконно-оптических резонаторов при отбраковочных испытаниях в процессе сборки чувствительного элемента. Полученные результаты реализованы в стенде специального технологического оборудования для исследования оптических характеристик чувствительного элемента миниатюрного резонансного оптического гироскопа

АПК ОА-1 АПНМ.442265.001РЭ. По результатам разработки стенда и оптической схемы подана 1 (одна) заявка на патент: «Устройство контроля параметров волоконно-оптического резонатора с помощью перестраиваемого источника оптического излучения и компенсацией нелинейности перестройки частоты» № 2022133390.

Результаты внедрялись при выполнении НИР и ОКР в ходе реализации проекта «Разработка и создание технологии и производства миниатюрного резонансного гироскопа широкого назначения» по Договору о представлении гранта № 2/549/2020 от 23.07.2020 г. между Фондом Национальной технологической инициативы и ПАО «ПНППК».

Председатель комиссии:

Директор НИИРФиОЭ

Члены комиссии:

главный конструктор НИИРФиОЭ

главный научный сотрудник НИИРФиОЭ

главный технолог НИИРФиОЭ

Е. А. Игнатенко