О влиянии температуры на показатель преломления анизотропного волокна типа Panda
Автор: Юлия Игоревна Лесникова
Соавторы: Лесникова Ю.И., Труфанов А.Н., Каменских А.А.
Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
В рамках работы выполнено моделирование оптического волокна типа Panda (рис. 1) с учетом гетерогенных свойств конструктивных элементов, двухслойного защитно-упрочняющего покрытия и контактного взаимодействия без трения с алюминиевой катушкой в рамках технологической пробы в широком диапазоне температур от -60 до +60°C. Такое волокно используют в чувствительных элементах волоконно-оптических гироскопов.
В конструкцию волокна включают симметрично светопроводящей жиле два специальных силовых стержня с отличным от остального материала коэффициентом температурного расширения. Во время вытяжки волокна из-за несовместности деформаций формируются температурные остаточные напряжения, которые в силу фотоупругих эффектов создают условия поддержания поляризации светового сигнала в светопроводящей жиле. Температурная природа анизотропии остаточных напряжений в светопроводящей жиле приводит к достаточно сильной зависимости величин оптических характеристик волокна от температуры [1].
В рамках серии численных экспериментов выполнено исследование влияния термосилового воздействия на напряженно-деформированное состояния и оптические характеристики волокна типа Panda. Вследствие воздействия температуры, изгиба, контактных напряжений и натяжения волокна показатель преломления светопроводящей жилы снижается относительно волокна в спокойном состоянии. На рис. 2 приведен профиль отклонения показателя преломления, который реализуется в светопроводящей жиле на разных этапах термоцикла. По медленной оси происходят большие изменения показателя преломления. Качественно профиль показателя преломления соответствует случаям, описанным в литературе [2].
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Пермского края в рамках научного проекта № 20-48-596009.
1. Галягин К.С., Ошивалов М.А., Савин М.А., Селянинов Ю.А. Компьютерная модель погрешностей выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа при внешних воздействиях // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2015. Т.58, №12. С. 978-984.
2. Черненко В.Д. Оптомеханика волоконных световодов: Учебное пособие /В.Д. Черненко. – СПб.: Политехника, 2010. – 291 с.