Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение Московский физико-технический институт

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
Московский физико-технический институт
(государственный университет)
УТВЕРЖДАЮ
проректор по учебной работе
Ю.Н.Волков
«____»_____________2011 г.
ПРОГРАММА
Курса по выбору «Волоконно-оптические датчики и системы »
по направлению 010900 прикладные математика и физика
все факультеты
кафедра радиоэлектроники и прикладной информатики
курсы III - IV
семестр весенний
зачет с оценкой весенний семестр
лекции 32 часа
всего 32 часа
Программу составил к.ф.-м.н. Бутов О.В.
Программа обсуждена на заседании кафедры радиоэлектроники и прикладной
информатики « 24 » мая 2011 года
Зам. заведующего кафедрой_____________ В.А.Астапенко
Москва 2011 г.
2
ПЛАН ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ
1. Волоконная оптика, оптическое волокно и его структура, особенности
распространения света в волокне, моды, основные свойства волоконного
световода,
2. Оптические потери, дисперсия в волокне, телекоммуникационные окна, волокна
со смещенной дисперсией, одномодовые и многомодовые волокна, длина волны
отсечки, модовое двулучепреломление, волокна с сохранением поляризации,
3. Производство волокна, оптические компоненты волоконной и интегральной
оптики, источники излучения, суперлюминесцентные, лазерные диоды,
принципы работы, фотоприемники оптического излучения
4. Активные волокна, волоконные усилители и лазеры, принцип работы,
построение. Линии связи, дальняя связь и проблема «последней мили».
Пропускная способность линий связи, спектральное уплотнение каналов.
5. Сенсоры и сенсорные системы. Применение, общие представления. Оптические
сенсоры и их электрические аналоги. Преимущества и недостатки. Потенциал
оптики в сенсорных системах. Области применения волоконных сенсоров,
измеряемые величины
6. Типы волоконно-оптических датчиков. Точечные и распределенные сенсорные
системы, квазираспределенные системы. Простейшие амплитудные сенсоры.
Микроизгибный, пара приемник-пердатчик.
7. Распределенные сенсорные системы, датчики на рассеянии, Рэлеевское
рассеяние, нелинейные эффекты, рамановская (ВКР) термометрия, датчики на
основе эффекта Мандельштама-Бриллюэна, датчики прямого рассеяния.
История создания, области применения, преимущества и недостатки,
Люминесцентные датчики
8. Интерферометры и их волоконные аналоги, применение. Инерферометр ФабриПеро, Майкельсона, Маха-Цандера, кольцевой резонатор, низкокогерентная
интерферометрия. История создания, Применение интерференционных
датчиков, преимущества и недостатки. Эффект Саньяка, волоконный гироскоп.
3
9. Фоточувствительность волоконных световодов. Внутриволоконные решетки
показателя преломления, их свойства, применение, история создания.
10. Брэгговские и длиннопериодные решетки, оптические свойства, решетки типа I
и IIa, применение брэгговских решеток в качестве зеркал, фильтров, сенсоров.
11. Методы записи внутриволоконных решеток, интерферометры, фазовые маски.
Источники лазерного излучения ультрафиолетового диапазона.
12. Преимущества и недостатки брэгговских сенсоров. Датчики температуры,
деформации, давления. Термическая и механическая стойкость. Реальные
системы, трансдьюсеры для брэгговских сенсоров. Методы опроса брэгговских
сенсоров. Спектрометры, типы спектрометров.
13. Длиннопериодные решетки, их особенности, комбинированные типы
волоконных сенсоров, мультиплексирование, построение многоточечных
сенсорных систем. Мультиплексирование по времени, по длине волны,
комбинированное
14. Проблемы и ограничения, стабильность сенсорных систем. Еще раз о
применении. Мониторинг инженерных сооружений и устройств. Корабли.
Применение в авиационно-космической отрасли. Контроль технологических
процессов. Применение волоконных сенсоров в нефтяной и газовой
промышленности, турбины и электрогенераторы, биомедицина. Проблемы и
решения.
15. Волоконная оптика в атомной промышленности, радиационная стойкость
волокон и сенсоров. Проблемы и решения. Радиационно стойкие волокна и
сенсоры. Волоконные дозиметры. Другие применения оптических сенсоров.
Передача спектров и изображения, газовые детекторы. Измерение тока.
Контроль состава жидкостей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Астапенко В. А. Физические основы фотоники. – М.: МФТИ, 2005. – 104 с.
4
2. Дианов Е. М. Волоконная оптика: 40 лет спустя // Квантовая электроника. – 2010. – Т.
40. – № 1. С. 1–6.
3. Иванов А. Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения. – М.:
Сайрус системс, 1999. – 671 с.
5