Билет 1.
Вопрос 1.
Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков
Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков (например, воздуха и стекла), то часть его отражается, а часть преломляется в распространяется во второй среде. Отраженный и преломленный лучи частично поляризованы. Дальнейшие исследования показали, что в отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, в преломленном — колебания, параллельные плоскости падения.
При падении световой волны на идеально плоскую границу раздела двух диэлектриков, размеры которой значительно превышают длину волны, угол между направлением распространения отраженной волны и нормалью к границе раздела i1(угол отражения) равен по абсолютной величине соответствующему углу для падающей волны i (закон отражения). Угол между направлением распространения преломленной волны и нормалью к границе раздела (угол преломления r) связан с углом падения i законом Снеллиуса (законом преломления):
n21 – это относительный показатель преломления среды, в которой распространяется преломленный свет, относительно среды, в которой распространяется падающий свет.
Полное внутреннее отражение.
Если n - показатель преломления стекла относительно воздуха (n>1), то показатель преломления воздуха относительно стекла будет равен 1/n. В данном случае стекло является первой средой, а воздух - второй. Закон преломления запишется так:
При этом угол преломления больше угла падения, т.к. sin b = n*sin a, а n>1; следовательно, sin b > sin a и следовательно, угол преломления больше угла падения (b > a). Значит, переходя в оптически менее плотную среду, луч отклоняется в сторону от перпендикуляра к границе двух сред. Наибольшему возможному углу преломления b = 90 соответствует угол падения a0.
При угле падения a > a0 преломленный пучок исчезнет, и весь свет отражается от границы раздела, т.е. происходит полное отражение света: 
Степень поляризации (степень выделения световых волн с определенной ориентацией электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления. Шотландский физик Д. Брюстер (1781—1868) установил закон, согласно которому при угле падения iB (угол Брюстера), определяемого соотношением:
.
(n21 — показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является плоскополяризованным (содержит только колебания, перпендикулярные плоскости падения) (рис. 276). Преломленный же луч при угле падения iB поляризуется максимально, но не полностью.
Если свет падает на границу раздела под углом Брюстера, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны (tgiB = siniB/cosiB, n21=siniB/sini2 (i2 —угол преломления), откуда cosiB=sini2). Следовательно, iB + i2 = p/2, но i’B = iB (закон отражения), поэтому i’B + i2 = p/2.
Таким образом, при выполнении условия Брюстера, отраженный свет будет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения.
Закон Брюстера имеет простое объяснение. Отраженная световая волна появляется за счет излучения электронов среды, совершающих вынужденные колебания под действием вектора 
преломленной волны. Это излучение имеет направленный характер: его интенсивность равна нулю в направлении колебаний зарядов. Направим под углом Брюстера на границу раздела плоско поляризованную волну с вектором , лежащим в плоскости падения.
Степень поляризации отраженного и преломленного света при различных углах падения можно рассчитать из уравнений Максвелла, если учесть граничные условия для электромагнитного поля на границе раздела двух изотропных диэлектриков (так называемые формулы Френеля).
Вопрос 2.
Билет 2.
Вопрос 1.
Экспоненциальное затухание.
Затухание колебаний: A0 — первонач. амплитуда; Т — период.
В этом случае З. к. имеет экспоненциальный хар-р, т. е. размахи колебаний убывают по закону геом. прогрессии (рис.)
Вопрос 2.
Материалы для изготовления волоконных световодов, прозрачных в УФ и ИК областях спектра.
Оптич. потери (теоретические) у бескислородных оптич. стекол на 1-3 порядка ниже, чем у оксидных. В качестве таких материалов для ИК диапазона используют обычно разл. халькогенидные стекла, содержащие As, S (Se, Те), Sb, P, Tl, Ge и др. Наим. оптич. потерями в ИК диапазоне обладают оптич, волокна на основе галогенидов Ag, Tl и их твердых р-ров и волоконные световоды на основе фтороцирконатных (содержат Zr, F с добавлением Ва, Na, РЗЭ и др.) и халькогенидных стекол [содержат As-S(Se)-Ge].
Выделяют также кварцевые стекла, уникальные по термо- и хим. стойкости, огнеупорности и др. св-вам. Стеклообразный SiО2-осн. компонент кварцевых оптич. волокон для протяженных волоконно-оптич. линий связи; такие волоконно-оптич. материалы характеризуются миним. оптич. потерями на поглощение (~ 10-6 см-1). Для линий протяженностью 10-100 м используют также оптич. волокна на основе прликомпонентных стекол и полимеров (оптич. потери ~ 10-3 — 10-5 см-1).
Оптич. потери (теоретические) у бескислородных оптич. стекол на 1-3 порядка ниже, чем у оксидных. В качестве таких материалов для ИК диапазона используют обычно разл. халькогенидные стекла, содержащие As, S (Se, Те), Sb, P, Tl, Ge и др. Наим. оптич. потерями в ИК диапазоне обладают оптич, волокна на основе галогенидов Ag, Tl и их твердых р-ров и волоконные световоды на основе фтороцирконатных (содержат Zr, F с добавлением Ва, Na, РЗЭ и др.) и халькогенидных стекол [содержат As-S(Se)-Ge].
По спектральному диапазону различают оптические материалы, пропускающие в УФ, видимой и ИК областях спектра. Некоторые оптические материалы характеризуются широким плато спектрального пропускания, иногда разбиваемого на отдельные окна прозрачности селективными полосами поглощения примесей. Для работы в УФ (
> 0,2 мкм), видимой и ближней ИК областях спектра применяют гл. обр. кварц, фториды Li и Na; для работы в средней и дальней областях ИК спектра-преим. бескислородные оптические материалы. Такие оптические материалы, как Si, Ge, GaAs, InSb, пропускают только ИК излучение; галогениды щелочных металлов, BaF2, ZnSe прозрачны в видимой, ближней и средней ИК областях спектра; КСl, GaAs, TlBr-TlI и др. пропускают интенсивное лазерное ИК излучение.
Материалы для изготовления световодов. Световоды изготовляют из оптического стекла и полимерных материалов. Световоды из оптического стекла имеют высокую оптическую однородность и механическую прочность.
Стекла, используемые для жилы и оболочки, должны быть химически и технологически совместимы [Семибр]. Химически совместимыми считаются стекла, у которых на поверхности спекания не образуются кристаллы, не нарушается поверхность раздела при появлении пузырьков и диффузии ионов. Технологически совместимыми являются стекла, имеющие в диапазоне температур от 20 ° С до температуры спекания близкие значения коэффициентов линейного расширения, а также одинаковые вязкости при температуре выработки.
Стекла для ВОЭ объединены в серию В. Марку стекла обозначают в зависимости от назначения стекла буквенным индексом: ВС - стекло для жилы (сердцевины), ВО - стекло для оболочки бесцветное, ВТО - стекло для темной оболочки, а также значением среднего температурного коэффициента линейного расширения.
В качестве материала жилы для волоконных деталей, работающих в ИК области спектра, используют бескислородные стекла. Световоды без оболочки хорошо вытягиваются из кварца, они имеют высокую однородность и прозрачность в видимой и УФ областях спектра, высокую механическую прочность.
Для изготовления оптического волокна применяют также высокопрозрачные полимеры - сополимеры метилметакрилата и метилакрилата. Полимерные материалы термостойки до 80° С, гибки, радиационно-стойки, однако имеют недостаточно высокую однородность.
Многожильные световоды для высокоразрешающих ВОЭ изготовляют перетяжкой пакета одножильных световодов в один многожильный при температуре пластической деформации стекла.
К оптическим стеклам, применяемым для изготовления световодов и волокон спеченных пластин, используемым в электронно-оптических приборах, предъявляют дополнительные требования: стекла жилы и оболочки не должны химически взаимодействовать с материалом фотокатода; материалы световода должны быть согласованы с материалом колбы по коэффициенту линейного расширения.
Фоконы - волоконные элементы с коническими световодами, их применяют для изменения масштаба изображения и выравнивания кривизны поля оптических систем.
Микроканальные пластины представляют собой элементы, состоящие из большого количества прямых стеклянных капилляров диаметром 10-20 мкм при толщине стенок каналов 1,5-3 мкм. Используют их для усиления яркости изображения в электронно-оптических преобразователях.
Билет 3.
Вопрос 1.
Полное внутреннее отражение на цилиндрической поверхности раздела двух диэлектрических сред.
Вопрос 2.
Билет 4.
Вопрос 1.
Планарный световод.
Вопрос 2.
Материалы для изготовления планарных световодов.
Планарный световод является основой почти всех устройств интегральной оптики: модуляторов, переключателей, дефлекторов света, микролазеров, соединителей, фильтров, направленных ответвителей и т. д. Он состоит из планарной пленки или полоски с малым оптическим поглощением и показателем преломления n 1 выше, чем у подложки n 2 и окружающей среды n 0 (рис. 13), т. е. 
.
Выбор и подготовка материалов пленки и подложки, метод нанесения пленки должны обеспечивать получение однородной структуры с малым поглощением и рассеянием. Для пленок, работающих только в качестве пассивных волноводов и не выполняющих никаких активных функций, например усиления либо модуляции, необходимо только малое затухание. Такие пленки изготавливаются из аморфных материалов, а именно стекла или таких синтетических материалов, как полиуретан, полиэфирный эпоксид и органические полимеры. В качестве подложки, как правило, применяют стекло, если интегральное устройство не требует другого материала. Пленки с малыми потерями из этих материалов толщиной от 1 до 10 мкм чаще наносят электронно-лучевым распылением. Известны методы образования тонкого слоя в материале стеклянной пластины вследствие химической реакции замещения при температурах порядка 400 °С. Затухание пленки для волн в красном и инфракрасном диапазонах не должно превышать 1 дБ/км.
Балет 5.
Вопрос 1.
Вопрос 2.
Инжекционные п\п лазеры.
Билет 6.
Вопрос 1.
Под фазовым объемом понимается пространственная фигура в виде усеченного конуса, опирающаяся на торец сердцевины и имеющая раскрыв, определяемый числовой апертурой.
Характеристическое уравнение для волоконного цилиндрического световода:
Решения этого уравнения будут определять распространяющуюся волновую моду в волокне со ступенчатым профилем n.
Вопрос 2.
Технология изготовления планарных световодов.
Планарный световод является основой почти всех устройств интегральной оптики: модуляторов, переключателей, дефлекторов света, микролазеров, соединителей, фильтров, направленных ответвителей и т. д. Он состоит из планарной пленки или полоски с малым оптическим поглощением и показателем преломления n 1 выше, чем у подложки n 2 и окружающей среды n 0 (рис. 13), т. е. .
Выбор и подготовка материалов пленки и подложки, метод нанесения пленки должны обеспечивать получение однородной структуры с малым поглощением и рассеянием. Для пленок, работающих только в качестве пассивных волноводов и не выполняющих никаких активных функций, например усиления либо модуляции, необходимо только малое затухание. Такие пленки изготавливаются из аморфных материалов, а именно стекла или таких синтетических материалов, как полиуретан, полиэфирный эпоксид и органические полимеры. В качестве подложки, как правило, применяют стекло, если интегральное устройство не требует другого материала. Пленки с малыми потерями из этих материалов толщиной от 1 до 10 мкм чаще наносят электронно-лучевым распылением. Известны методы образования тонкого слоя в материале стеклянной пластины вследствие химической реакции замещения при температурах порядка 400 °С. Затухание пленки для волн в красном и инфракрасном диапазонах не должно превышать 1 дБ/км.
Билет 7.
Вопрос 1.
Области применения:
-связь (более 50% всего объема продукции);
-промышленные телеметрические системы;
- кабельное телевидение;
- вычислительная техника;
- военная промышленность.
Основными причинами развития волоконной оптики являлись:
- переход из радиодиапазона в световой диапазон э/м волн увеличивает несущую частоту в 
раз, что соотв. увеличивает и объем передаваемой информации. Скорости передачи современных волоконно-оптических систем (ВОС) составляют 1-10 Гбит/c, что позволяет передавать по одному каналу связи такие гигантские массивы как 2 млн телефонных разговоров или 2 тыс. телевизионных программ одновременно.
- использование кварца или пластмассы в качестве сырья взамен меди и свинца позволяет отказаться от металла, запасы которых могут исчезнуть. Уже сейчас стоимость оптического кабеля меньше, чем стоимость радиорелейных кабелей, передающих ту же область информации.
- доступные в настоящее время скорости модуляции светового излучения п/п лазеров и светодиодов, чувствительных к быстродействию фотоприемников, позволяют стыковать опто-электронные и передающие модули по стандартным системам импульсно кодовой стимуляции на 8, 34, 140 и 560 мб/сек.
- достигнутые в настоящее время потери в оптических световодах до критически минимального уровня 0.2 Дб/км на длине волны 1.3 мкм позволяет увеличить расстояние между ретрансляторами до 30-50 км.
- высокое удельное сопротивление материалов, из которых изготавливают оптическое волокно (кварц, полимеры-изоляторы), позволяют сделать линии связи пассивными, т.е. без специальных электрических и прочих развязок или в зонах с различными потенциалами.
- т.к. э/м поля радиодиапазона не действуют на световые сигналы, возможна передача информации в условиях сильных э/м помех.
- сам принцип волоконно-оптической связи, а так же малые мощности, используемые в оптических излучателях, повышают скрытность передачи по оптическим волокнам и кабелям.
- при переходе на волоконно-оптическую базу резко (в 10-100 раз) уменьшается масса прокладываемых кабелей и трудоемкость по их изготовлению.Можно отметить, что при этом эти причины привели к тому, что в 80 гг. производство основных компонентов волоконно-оптических систем развивалось быстрее, чем робототехника.
Вопрос 2.
Рекомбинация в полупроводниках бывает в основном двух видов: излучательная и безизлучательная. На рис. 2.5 показано, что в каждом акте излучательной рекомбинации происходит возбуждение одного фотона с энергией, равной ширине запрещенной зоны. В ходе безызлучательной рекомбинации энергия электрона расходуется на возбуждение колебаний атомов кристаллической решетки, т. е. преобразуется в тепло. По этой причине в излучающих устройствах акты безизлучательной рекомбинации считаются нежелательными.
Рис. 2.5. Излучательная рекомбинация электронно-дырочной пары, сопровождающаяся возбуждением фотона с энергией hv — Eg (а). В ходе безызлучательной рекомбинации энергия, высвобождаемая при рекомбинации электронно- дырочной пары, передается фононам (б) (Shockley, 1950)
Рис. 2.6. Зонные диаграммы, иллюстрирующие разные типы люминесценции: а — безизлучательная рекомбинация через примесные центры, б —безизлучательная Оже-рекомбинация, в — излучательная рекомбинация
Существует несколько физических механизмов безизлучательной рекомбинации. Причиной ее часто является наличие в кристаллической решетке различных дефектов — атомов примесей, собственных дефектов, дислокаций и их скоплений. В сложных полупроводниках собственными дефектами могут быть междоузлия и вакансии (Longini, Greene, 1956; Baraff, Schluter, 1985). По структуре энергетических уровней такие дефекты сильно отличаются от замещаемых атомов полупроводника. Собственные дефекты часто образуют один или несколько энергетических уровней внутри запрещенной зоны полупроводника.
Энергетические уровни в запрещенной зоне полупроводника являются эффективными центрами безызлучательной рекомбинации, особенно если эти уровни располагаются приблизительно в середине этой зоны. На рис. 2.6 схематично представлена рекомбинация носителей через примесные уровни. Такие примесные уровни часто называют центрами тушения люминесценции.
Рекомбинацию свободных носителей через глубокие примесные уровни первыми начали изучать Шокли, Рид и Холл (Hall, 1952; Shockley, Read, 1952), поэтому ее часто так и называют: рекомбинация Шокли-Рида-Холла). В работе Шокли и Рида (Shockley, Read, 1952) приведено выражение для скорости безызлучательной рекомбинации через центры захвата (ловушки) с энергиями ЕT и концентрацией примесей NT:
где ∆n = ∆р, VnиVp — тепловые скорости электронов и дырок, σnиσр — поперечные сечения захвата ловушек. Величины n1 и p1определяют концентрации электронов и дырок, для которых выполняются соотношения
где EFi— уровень Ферми собственного полупроводника
Билет 8.
Вопрос 1.
Вопрос 2.
Билет 9.
Вопрос 1.
Вопрос 2.
Билет 10.
Вопрос 1.
Вопрос 2.
Билет 11. Вопрос 1.
Вопрос 2.
Билет 12.
Вопрос 1.
Вопрос 2.
Ввод оптического излучения в оптоволокно может осуществляться различными способами.
Рис. 1
Ввод излучения для одномодового режима должен осуществляться узким лучом точно вдоль оси оптоволокна. В качестве оптического источника излучения здесь применим только лазерный диод.
Для многомодовой передачи может использоваться и более дешевый светодиодный излучатель, имеющий более широкую диаграмму направленности излучения.
Возможно применение и новых дешевых излучателей, но имеющих более узкую диаграмму направленности с большой интенсивностью излучения. Таким источником оптического излучения является поверхностно-излучающий лазер с вертикальным объемным резонатором VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), работающий на длинах волн 850 нм и 1300 нм. Применение данного источника излучения особенно экономически выгодно на длине волны 850 нм.
Билет 13.
Вопрос 1.
Вопрос 2.
Билет 14.
Вопрос 1.
| ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР ФАБРИ-ПЕРО |
Явление интерференции света лежит в основе многих высокоточных измерительных систем и датчиков перемещения. Использование оптических волокон позволяет сделать такие устройства чрезвычайно компактными и экономичными. Известны две основные схемы волоконно-оптических интерферометров: Маха-Цендера и Фабри-Перо. В волоконно-оптическом интерферометре Фабри-Перо интерференция происходит на частично отражающем сколе волокна и внешнем отражателе. Размер чувствительного элемента датчика перемещений, основанного на этом принципе, сопоставим с диаметром волоконного световода, т.е. около 0,1 мм, а его чувствительность может достигать долей ангстрема. При этом сам чувствительный элемент помехоустойчив к внешним электромагнитным наводкам.
Рассмотрим принцип действия торцевого волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо.
Излучение лазерного диода 1 вводится в волоконный световод 2 и через ответвитель 3 передается на волокно 4. При этом часть излучения отражается от торца волоконного световода 4, а другая его часть высвечивается в воздух, отражается от зеркала 5 и возвращается обратно в волоконный световод 4. Луч, отраженный от торца волоконного световода, интерферирует с лучом, отраженным от зеркала, и на фотоприемнике 5 регистрируется интенсивность изучения, изменяющаяся периодически в зависимости от расстояния x0 между торцом световода и зеркалом:
При этом смещение зеркала на половину длины волны света изменяет разность фаз интерферирующих лучей на 2p, что соответствует одному периоду вариации интенсивности излучения на фотоприемнике.
С другой стороны никакой реальный источник оптического излучения не является идеально монохроматическим, а следовательно он имеет ограниченную длину когерентности. В излучении лазерного диода обычно присутствуют несколько мод, а суммарная ширина спектральной линии равна примерно 3-5 нм. Длина когерентности l c связана с шириной спектраDl следующим образом:
l c= l2/Dl
С шириной спектра излучения (и длиной когерентности l c) связана видность (контрастность) интерференционной картины. При увеличении разности хода интерфирирующих лучей видность интерференционной картины уменьшается. При достижении разности хода, равной длине когерентности, видность обращается в 0.
Рисунок показывает зависимость интенсивности интерференции двух интерферирующих от их разности хода l. Эта зависимость описывается формулой
где I 0 - интенсивность каждого из интерферирующих лучей, l - длина волны света.
Приведённая выше формула описывает полную интерференцию двух лучей одинаковой интенсивности. В общем случае их интенсивности могут быть существенно различными (например, в волоконно-оптическом интерферометре, где луч, отражённый от торца, оказывается на порядок более слабым, чем луч, отражённый от зеркала и попавший назад в волокно. В этом случае 100-процентная видность интерференции не достигается даже при нулевой разности хода интерферирующих лучей.
где j - разность фаз интерферирующих лучей, I 1 и I 2 - их интенсивности. g - степень когерентности.
В случае волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо I 1 = R 1 I 0 - интенсивность света, отражённого от скола волокна; I 2 = (1- R 1)2 RI 0 - интенсивность света отражённого от зеркала и возвращённого в волокно (R 1 и R - коэффициенты отражения торца волокна и зеркала соответственно). В случае кварцевого волокна R 1=0,04 - френелевский коэффициент отражения границы раздела кварц-воздух. Таким образом, интенсивность света, регистрируемая фотоприёмником, равна:
В общем случае процент излучения, отражённого от зеркала и возвращённого в волокно, зависит от расстояния между отражателями. Это связано с тем, что свет, исходящий из волокна, расходится под некоторым углом и лишь часть его, будучи отражённой от зеркала, попадает обратно в волокно и участвует в интерференции. Типовая зависимость оптической мощности, регистрируемой фотоприёмником, от расстояния между отражателями интерферометра приведена на рисунке ниже.
На анимации изображён компьютерная модель волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо, образованного частично отражающим торцом волоконного световода и внешним зеркалом. При приближении зеркала к световоду на расстояние, меньшее длины когерентности, наблюдается интерференция и интенсивность излучения в интерферометре начинает пульсировать с изменением разности хода интерферирующих лучей. При этом видность интерференции увеличивается с уменьшением расстояния между зеркалом и волокном. На анимации также видно отражение торца волокна в зеркале. На практике это иногда используется для юстировки волокна перпендикулярно зеркалу (при этом волокно и его отражения лежат на одной линии, что хорошо видно под микроскопом).
Далее рассмотрим сигнал интерферометра, который возникает в результате отражения света от вибрирующей поверхности (резонатора). В результате колебания резонатора, разность фаз интерферирующих лучей изменяется следующим образом:
где l - длина волны света, x 0 - амплитуда колебаний резонатора. Это приводит к следующему выражению для интенсивности света, отражённого резонатором и торцом волокна:
где j0 - разность фаз интерферирующих лучей, когда резонатор находится в невозмущённом состоянии. Следующие две анимации покзывают выходной интерферометрический сигнал, когда мы изменяем соответственно среднее расстояние между отражателями интерферометра (положение рабочей точки) j0 и амплитуду колебаний подвижного зеркала x 0
Раскладывая I (t) в ряд Фурье мы находим соответствующие члены модуляции света:
где J i(jw) - функции Бесселя. Когда jw<<1 и j0 = p/2+p k (k - целая число), J i(jw) равняется приблизительно jw/2 и, поэтому, переменная компонента I (t) будет пропорциональна смещению резонатора из положения равновесия: I w ~ sin(w t)
И, в заключении, рассмотрим случай возбуждения резонатора внешней силой (подобно случаю возбуждения колебаний диффузора динамика под действием переменного тока, протекающему по его катушке, например). В этом случае колебания резонатора будут зависеть от частоты приложенного воздействия следующим образом:
где Q - добротность резонатора, e0 - амплитуда резонансных колебаний, h - зависящий от частоты сдвиг фаз между приложенным возбуждающим воздействием и колебаниями резонатора (h изменяется от 0 до p, когда w изменяется от 0 до бесконечности). Из этого уравнения видно, что амплитуда резонансных колебаний в Q раз больше, чем амплитуда колебаний на низких частотах (или при квазистатическом смещении резонатора той же силой). Также мы можем видеть, что амплитуда колебаний уменьшается в 1.414 раз (корень из 2) по сравнению с резонансом, когда угловая частота приложенной силы равна wres ± wres/2 Q. Так что относительная ширина резонансной кривой по уровню 0,707Umax равна 1/ Q. В общем случае колебания резонатора есть суперпозиция нескольких типов колебаний с разными резонансными частотами и значениями добротности.
Вопрос 2.
Билет 15.
Вопрос 1.
Вопрос 2.
Билет 16.
Вопрос1.
Современные волоконно-оптические датчики позволяют измерять почти все. Например, давление, температуру, расстояние, положение в пространстве, скорость вращения, скорость линейного перемещения, ускорение, колебания, массу, звуковые волны, уровень жидкости, деформацию, коэффициент преломления, электрическое поле, электрический ток, магнитное поле, концентрацию газа, дозу радиационного излучения и т.д.
Если классифицировать волоконно-оптические датчики с точки зрения применения в них оптического волокна, то, как уже было отмечено выше, их можно грубо разделить на датчики, в которых оптическое волокно используется в качестве линии передачи, и датчики, в которых оно используется в качестве чувствительного элемента. Как видно из таблицы 1, в датчиках типа "линии передачи" используются в основном многомодовые оптические волокна, а в датчиках сенсорного типа чаще всего — одномодовые.
Оптическое волокно может быть использовано как датчик для измерения напряжения, температуры, давления и других параметров. Малый размер и фактическое отсутствие необходимости в электрической энергии, даёт волоконно-оптическим датчикам преимущество перед традиционными электрическими в определённых областях.
Оптическое волокно используется в гидрофонах в сейсмических или гидролокационных приборах. Созданы системы с гидрофонами, в которых на волоконный кабель приходится более 100 датчиков. Системы с гидрофоновым датчиком используются в нефтедобывающей промышленности, а также флотом некоторых стран. Немецкая компания Sennheiser разработалалазерный микроскоп, работающий с лазером и оптическим волокном[5].
Волоконно-оптические датчики, измеряющие температуры и давления, разработаны для измерений в нефтяных скважинах. Они хорошо подходят для такой среды, работая при температурах, слишком высоких для полупроводниковых датчиков.
Разработаны устройства дуговой защиты с волоконно-оптическими датчиками, основными преимуществами которых перед традиционными устройствами дуговой защиты являются: высокое быстродействие, нечувствительность к электромагнитным помехам, гибкость и лёгкость монтажа, диэлектрические свойства.
Оптическое волокно применяется в лазерном гироскопе, используемом в Boeing 767 и в некоторых моделях машин (для навигации). Специальные оптические волокна используются в интерферометрических датчиках магнитного поля и электрического тока. Это волокна, полученные при вращении заготовки с сильным встроенным двойным лучепреломлением.
Вопрос 2.
Волоконно-оптические разветвители, переключатели и ответвители.
Оптический разветвитель представляет собой в общем случае многопол