Влияние материала инициатора на процесс возникновения оптического пробоя в оптическом волокне
https://doi.org/10.17586/0021-3454-2024-67-10-853-866
Аннотация
Представлена математическая модель инициирования оптического пробоя в оптическом волокне. Для повышения управляемости процесса возникновения плазменного очага и структуры дефектов, формируемых им, исследованы различные варианты материалов инициатора. В результате расчетов получены зависимости различных характеристик фронта плазмообразования в волокне от теплофизических свойств материалов инициатора. Даны рекомендации по проведению экспериментальных исследований. Результаты настоящей работы могут быть применены для прогнозирования минимальных мощностей вводимого в волокно оптического излучения, необходимых для возникновения оптического пробоя в волокне при использовании различных материалов инициатора.
При поддержке: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-21-00169: https://rscf. ru/project/23-21-00169/.
Об авторах
В. А. Старикова
Пермский национальный исследовательский политехнический университет;
Пермская научно-производственная приборостроительная компания
Россия
Россия
Виктория Александровна Старикова — аспирант; Пермский национальный исследовательский политехнический университет, кафедра общей физики; мл. науч. сотр
Пермь
А. В. Перминов
Пермский национальный исследовательский политехнический университет;
Пермская научно-производственная приборостроительная компания
Россия
Россия
Анатолий Викторович Перминов — д-р физ.-мат. наук; Пермский национальный исследовательский политехнический университет, кафедра общей физики; зав. кафедрой
Пермь
Список литературы
1. Kashyap R. Self-propelled self-focusing damage in optical fibers // Proc. X Inter. Conf. on Lasers, Lake Tahoe, USA, 7–11 Dec. 1987. P. 859–866.
2. Kashyap R., Blow K. J. Observation of catastrophic self-propelled self-focusing in optical fibres // Electron. Lett. 1988. Vol. 24, N 1. P. 47–49. DOI: 10.1049/el:19880032.
3. Kashyap R., Sayles A. H., Cornwell G. F. Heat-flow modeling and visualization of catastrophic self-propagating damage in single-mode optical fibres at low powers // Proc. SPIE. 1996. Vol. 2966. Laser-Induced Damage in Optical Materials. https://doi.org/10.1117/12.274219.
4. Dianov E. M., Bufetov I. A., Frolov A.A. Destruction of silica fiber cladding by the fuse effect // Optic letters. 2005. Vol. 29, N 16. P. 1852–1854.
5. Bufetov I. A., Dianov E. M. Optical discharge in fibre light guides // Adv. of Physical Sciences. 2005. Vol. 175, N 1. P. 100–103.
6. Shuto Y. Elements of Fiber Fuse Phenomena. Design Egg, Inc., 2023. 390 p.
7. Shuto Y., Yanagi S., Asakawa S., Kobayashi M., Nagase R. Fiber fuse phenomenon in step-index single-mode optical fibers // IEEE Journal of Quantum Electronics. 2004. Vol. 40, N 8. P. 1113–1121. DOI: 10.1109/JQE.2004.831635.
8. Facão M. Traveling Solutions of the Fuse Effect in Optical Fibers // Journal of Lightwave Technology. 2011. Vol. 29, N 1. Р. 109–114. DOI:10.1109/Jlt.2010.2094602.
9. Shuto Y. Cavity pattern formation and its dynamics of fiber fuse in single-mode optical fibers // J. Informatics Math. Sci. 2020. Vol. 12, N 4. P. 271–288. DOI: 10.26713/jims.v12i4.1459.
10. Shuto Y. End face damage and fiber fuse phenomena in single mode fiber optic connectors // Journal of Photonics. 2016. ID 2781392. DOI:10.1155/2016/2781392.
11. Todoroki S. Quantitative evaluation of fiber fuse initiation probability in typical single-mode fibers // Optical Fiber Communications Conf. and Exhibition (OFC). Los Angeles, USA, 2015. P. 859–866. DOI: 10.1364/OFC.2015. W2A.33.
12. Todoroki S. Quantitative evaluation of fiber fuse initiation with exposure to arc discharge provided by a fusion splicer // Scientific Reports. 2006. Vol. 6. Р. 25366. DOI: 10.1038/srep25366.
13. Todoroki S. Fiber fuse propagation modes in typical single-mode fibers // Optical Fiber Communication Conference and Exposition and the National Fiber Optic Engineers Conf. (OFC/NFOEC). Anaheim, USA, 2013. P. 1–3. DOI: 10.1364/NFOEC.2013.JW2A.11.
14. Todoroki S. Modes and threshold power of fiber fuse propagation // IEICE Trans. Commun. 2013. Vol. J96-B, N 3. P. 243–248.
15. Hanzawa Т., Kurokawa K., Tsujikawa K., Mori T., Wada M., Yamamoto F. Fiber fuse propagation in LP11 mode in few-mode fiber // Optical Fiber Communication Conf. OSA Technical Digest. 2015. Paper W4I.5.
16. André P. S., Domingues M. F., Antunes P., Alberto N., Frias A. R., Ferreira R. A. S. Sensors based on recycled optical fibers destroyed by the catastrophic fuse effect // Second International Conf. on Applications of Optics and Photonics. Proc. SPIE. 2014. Vol. 9286. Paper. 92862U. DOI: 10.1117/12.2060191.
17. Domingues A. P., Paixão T., Mesquita E., Alberto N., Antunes P., Varum H., André P. S. Hydrostatic pressure sensor based on micro-cavities developed by the catastrophic fuse effect // International Society for Optical Engineering. Proc. SPIE. 2015. Vol. 9634. DOI: /10.1117/12.2195066.
18. Konin Yu. A., Scherbakova V. A., Bulatov M. I., Malkov N. V., Lucenko A. S., Starikov S. S., Grachev N. A., Perminov A. V., Petrov A. A. Structural characteristics of internal microcavities produced in optical fiber via the fuse effect // Journal of Optical Technology. 2021. Vol. 88, N 11. P. 672–677. DOI: 10.1364/JOT.88.000672.
19. Konin Yu. A., Scherbakova V. A., Perminov A. V., Petuhova A. Yu. Study of micro-cavities formed by optical breakdown under the influence of a magnetic field // Optics Communications. 2022. Vol. 517. P. 128242. DOI: 10.1016/j. optcom.2022.128242.
20. Cтарикова В. А, Конин Ю. А., Петухова А. Ю., Перминов А. В. Математическое моделирование температурных полей при пробое оптического волокна // Вестник Пермского университета. Физика. 2024. № 1. С. 24–32. https://doi.org/10.17072/1994-3598-2024-1-24-32.
21. Carslaw H. S., Jaeger J. K. Conduction of Heat in Solids. Oxford Univ. Press, 1959. 517 p.
22. Davis D. D., Mettler S. C., DiGiovanni D. J. Experimental data on the fiber fuse // 27th Annual Boulder Damage Symposium: Laser-Induced Damage in Optical Materials. Proc. SPIE. 1995. Vol. 2714. P. 202–210. DOI: 10.1117/12.240382.
23. Hanafusa H., Hibino Y., Yamamoto F. Formation mechanism of drawing-induced E centers in silica optical fibers // J. Appl. Phys. 1985. Vol. 58, N 3. P. 1356–1361. DOI: 10.1063/1.336107.
24. Самойленко В. В., Фирсов В. В. Температурная устойчивость базальтовых волокон // Construction materials. 2011. № 2. С. 57–58.
25. Артеменко С. Е., Кадыкова Ю. А., Васильева О. Г. Базальтопластики — полимерные композиционные материалы ХХI века // Вестн. СГТУ. 2005. № 1(7).
Рецензия
Для цитирования:
Старикова В.А., Перминов А.В. Влияние материала инициатора на процесс возникновения оптического пробоя в оптическом волокне. Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2024;67(10):853-866. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2024-67-10-853-866
For citation:
Starikova V.A., Perminov A.V. Influence of Initiator Material on the Process of Optical Breakdown in Optical Fiber. Journal of Instrument Engineering. 2024;67(10):853-866. (In Russ.) https://doi.org/10.17586/0021-3454-2024-67-10-853-866
Просмотров:
15
Послать статью по эл. почте 