Поляризационные эффекты в волоконных интерферометрах на основе двулучепреломляющих световодов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

На правах рукописи

□ □34 4 7361

) '

Лиокумович Леонид Борисович

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ВОЛОКОННЫХ ИНТЕРФЕРОМЕТРАХ НА ОСНОВЕ ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЯЮЩИХ СВЕТОВОДОВ

специальность 01.04.03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

3 О СЕН 200В

Санкт-Петербург - 2008

003447361

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Научный консультант

доктор физико-математических наук

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

доктор физико-математических наук, профессор

доктор физико-математических наук, профессор

Марков Сергей Иванович

Григорьев Валерий Анатольевич

Гуревич Симон Борисович

Кожевников Николай Михайлович

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А.Бонч-Бруевича»

Защита состоится 16 октября 2008 года в 16:00 на заседании диссертационного совета Д 212.229.01 ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, г. Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, 2-ой учебный корпус, аудитория 470.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан_ 2008 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.229.01 доктор технических наук, профессор

Коротков А. С.

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ВОЛКОННЫХ ИНТЕРФЕРОМЕТРАХ НА ОСНОВЕ ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЯЮЩИХ

СВЕТОВОДОВ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность тематики исследований

Оптические интерферометрические методы измерений давно применяются в науке и технике. Успешное развитие волоконной оптики привело к появлению нового класса интерферометров - волоконно-оптических интерферометров, обладающих целым рядом особенностей и уникальных свойств. Появление волоконных интерферометров стимулировало развитие нового направления оптических измерительных устройств и систем, перспективных для практического внедрения, разработку новых эффективных методов обработки интерференционных сигналов.

Интерес к тематике волоконно-оптических интерферометрических измерений связан с потенциально высокой разрешающей способностью, в сочетании с привлекательными особенностями волоконно-оптических трактов (малые потери, малые габариты и вес, нечувствительность к электромагнитным помехам и повышенной радиации, возможность работы в агрессивных и взрывоопасных средах, отсутствие электромагнитных помех и т.п.). Но несмотря на активные исследования, позволившие уже к 90-м годам прошлого века подробно разработать общие принципы описания и построения волоконно-оптических интерферометрических датчиков, практическое внедрение таких устройств весьма незначительно. Достижение высоких параметров при практической реализации интерферометрических измерителей оказалось не простой задачей, требующей использования сложных и дорогостоящих элементов, а так же решения ряда дополнительных научно-технических вопросов. Одна из ключевых проблем, возникающих при практической реализации таких устройств - влияние

поляризационных эффектов, связанных с рассогласованиями поляризации интерферирующих волн и вызывающих фединг и искажение сигнала интерферометра. Основной метод решения этой проблемы для дистанционных пассивных волоконных интерферометров - применение двулучепреломляющих (ДЛП) световодов и обеспечение линейно-поляризованного излучения на всех участках схемы. Однако использование ДЛП световодов усложняет анализ интерферометра, процесс создания и настройки волоконной интерферометрической схемы. Способность реального анизотропного волокна удерживать линейную поляризацию так же имеет ограничения. Исследования, позволяющие анализировать особенности применения в волоконных измерительных интерферометрах анизотропных световодов, практически отсутствуют (исключение составляет тематика волоконных гироскопов на основе интерферометра Саньяка). Неясным остался вопрос о том, как рассчитывать или оценивать влияние возможных поляризационных рассогласований в схеме на работоспособность дистанционного измерительного интерферометра и его параметры. Актуальными являются поиск оригинальных эффективных волоконных интерференционных схем, использующих возможности современных ДЛП световодов, методов измерений поляризационных параметров волоконных элементов.

Такая ситуация сдерживает возможности разработки эффективных волоконно-оптических интерферометрических измерителей и обуславливает актуальность исследований, приведенных в диссертационной работе.

Цель и задачи исследований

Основная цель диссертации - разработать теорию и методы расчета поляризационных эффектов в волоконных интерферометрах с двулучепреломляющими световодами, методы экспериментального контроля параметров волоконных элементов, позволяющие учитывать влияние

поляризационных рассогласований при создании волоконных интерфсрометрических измерителей с анизотропными световодами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Разработать теоретические модели анизотропного световода в схемах с высококогерентным источником излучения, адекватно учитывающие интерференционные эффекты связи мод на одной, двух, нескольких или множестве неоднородностей. Определить возможные амплитудные и фазовые соотношения прямых и перекрестных компонент поляризационных мод на выходе волокна (параметры матрицы Джонса световода), проанализировать возможность их флуктуаций при изменении внешних условий. Для варианта многочисленных случайных неоднородностей определить статистические параметры коэффициентов матрицы Джонса световода, разработать способы моделирования флуктуаций коэффициентов матрицы при изменении внешних условий и проанализировать свойства этих флуктуаций.

2. С учетом свойств современных двулучепреломляющих световодов изучить возможность создания новых, модифицированных волоконных интерференционных схем, более эффективных для применения в измерительных устройствах, чем традиционные волоконные интерферометры.

3. Разработать теоретические модели сигналов волоконных интерферометров, учитывающие поляризационные эффекты в волоконных элементах и поляризационные рассогласования в соединениях этих элементов. Проанализировать влияние поляризационных рассогласований на параметры интерференционного сигнала.

4. Разработать методы расчета характеристик волоконных измерительных устройств на основе интерферометров с сильно двулучепреломляющими световодами, позволяющие учитывать поляризационные эффекты, вызванные произвольными комбинациями поляризационных

рассогласований в волоконной схеме. Провести анализ возможности практической реализации таких измерителей.

5. Найти эффективные методы измерения параметров анизотропных световодов, использующие поляризационные и интерференционные эффекты в двулучепреломляющих световодах. Проанализировать особенности и преимущества интерференционных принципов измерений поляризационных параметров двулучепреломляющих световодов по сравнению с традиционными методами.

6. Экспериментально подтвердить выводы теоретического анализа, реализовав дистанционные волоконно-оптические интерферометрические измерители с анизотропными световодами, провести тестирование, подтверждающее их эффективность и надежность.

Новизна

Теоретические и экспериментальные исследования, представленные в работе обладают научной новизной, поскольку впервые получены результаты:

- Определены статистические свойства параметров, описывающих связь мод в ДЛП световодах с распределенной системой неоднородностей и их флуктуации при изменении внешних условий (температура, давление), дрейфе частоты оптического излучения когерентного источника.

- Разработана математическая модель интерференционного сигнала дистанционного интерферометра Маха-Цендера с ДЛП световодами, учитывающая влияние возможных поляризационных рассогласований в схеме, и способ расчета выходного сигнала измерителя на основе такого интерферометра.

- Предложена модифицированная волоконная схема с ДЛП световодами -схема интерферометра с поляризационным разделением каналов (ИПРК), обладающая преимуществами по сравнению с традиционным дистанционным измерительным интерферометром Маха-Цендера.

Разработана математическая модель интерференционного сигнала ИПРК, учитывающая влияние поляризационных рассогласований в схеме, и способ расчета выходного сигнала измерителя на основе такого интерферометра.

- Предложен, подробно теоретически проанализирован и экспериментально апробирован оригинальный интерференционный метод измерения поляризационных параметров ДЛП световода.

- С применением ДЛП световодов реализованы макеты датчиков микроперемещений, на основе дистанционных пассивных интерферометров Маха-Цендера и ИПРК, продемонстрировавшие высокую эффективность и надежность.

Достоверность

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, базируется на том, что:

- При проведении исследований применялись известные общепринятые способы теоретического анализа явлений в волоконно-оптических устройствах и методы экспериментальных измерений.

- Результаты исследований согласуются с известными данными во всех случаях, когда возможно такое сопоставление.

- Основные выводы теоретических исследований о влиянии поляризационных рассогласований в волоконной схеме с ДЛП световодами на работу интерферометрического измерителя подтверждены в ходе создания и испытаний нескольких макетов волоконных интерферометрических датчиков.

- Основные результаты теоретического анализа интерференционного метода измерения параметров ДЛП световодов полностью подтверждены при экспериментальной апробации данного метода.

Научная и практическая ценность

Практическая ценность результатов исследований диссертационной работы состоит, прежде всего, в следующем:

- Результаты анализа флуктуаций амплитуд и фаз перекрестных компонент поляризационных мод на выходе ДЛП световода с системой неоднородностей могут использоваться не только для рассмотрения волоконных интерферометров, но и представляют самостоятельный научный интерес для описания поляризационных явлений в ДЛП волокнах.

- Разработанные физико-математические модели и способы расчета влияния поляризационных рассогласований на параметры волоконных измерительных интерферометров могут непосредственно применяться при разработке и создании практических измерительных устройств.

- Предложенный интерференционный метод измерения параметров ДЛП световодов, получил подробное теоретическое обоснование, учитывающее все основные факторы, влияющие на характеристики измерителя подобного типа, а так же экспериментально апробирован. Применение метода позволяет тестировать и настраивать волоконные элементы в процессе разработки и изготовления волоконных интерферометрических измерителей на основе ДЛП волокон. Метод может быть положен в основу приборов для измерения параметров ДЛП световодов, актуальных для производителей анизотропных волокон и научных исследований свойств двулучепреломляющих волокон.

- Рассмотренные теоретически и практически реализованные в виде макетов схемы волоконных измерительных интерферометров обладают высокой эффективностью и надежностью и могут найти широкое применение в разных областях науки и техники.

Внедрение результатов работы

Диссертационная работа выполнялась в СПбПТУ в течение многих лет. Результаты, полученные в материалах диссертации, использованы при выполнении хоз. договорных НИР «Бикварц-БНП-РВО», «Бикварц-БНП-РВО-2», «Бикварц-БНП-РВО-3», «Белизна», НИОКР «ВОСПГИС», и др.

Кроме того, ряд научных результатов использован в лекционных курсах, упражнениях и курсовом проектировании на старших курсах соответствующих специальностей.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработанные теоретическое описание и методы расчетов позволяют на основе информации о количестве, характере и величине возмущений силыюдвулучепреломлющего световода, оценить флуктуации амплитуды и фазы перекрестных компонент поляризационных мод на выходе волокна (флуктуации недиагональных параметров матрицы Джонса световода).

2. Разработанные физико-математические модели волоконно-оптических интерферометров на основе анизотропных световодов (интерферометра Маха-Цендера и интерферометра с поляризационным разделением каналов) позволяют рассчитать снижение амплитуды и искажение интерференционного сигнала, вызванные поляризационными рассогласованиями в схеме.

3. Устройства на базе интерферометров с анизотропными световодами со стабильными характеристиками интерференционного сигнала (уровень флуктуаций амплитуды и искажений, связанных с анизотропной частью аргумента, не превышает 10%) могут быть реализованы при коэффициентах поляризационной экстинкции волоконных элементов более 15 дБ, и согласовании поляризационных осей световодов в соединениях менее 10°, что подтверждает практическую реализуемость таких устройств.

4. Разработанный интерференционный метод измерения коэффициента поляризационной экстинкции г| двулучепреломляющих световодов отличается от известных способов тем, что позволяет измерять значения г) много большие, чем поляризационная экстинкция элементов измерительной схемы (прежде всего, входного поляризатора и анализатора), а так же тем, что при измерении больших значений г| снижаются требования к динамическому диапазону системы регистрации света (для традиционных

методов необходим динамический диапазон > г), для интерференционного метода > 7л )•

5. Предложенный принцип построения на основе двулучепреломляющих световодов дистанционного пассивного волоконного интерферометра с поляризационным разделением каналов, позволяет устранить влияние флуктуаций частоты лазера.

6. Созданные при использовании разработанных методов расчета и экспериментального контроля поляризационных рассогласований измерительные устройства с дистанционными интерферометрами на анизотропных световодах продемонстрировали высокую эффективность (регистрация акустических воздействий с разрешающей способностью до 2 мкПа/Гц"2) и стабильную работоспособность при тепловых (нагрев на десятки градусов) и механических (вибрации) возмущениях волоконных элементов.

Апробация работы

Основные положения и результаты материалов диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах и конференциях:

- НТК «Инновационные и наукоемкие технологии для России». С.-Петербург, 1995.

- III Межведомственная НТК «Проблемные вопросы сбора и обработки информации в сложных радиотехнических системах». С.-Петербург,1997.

- НТК «Фундаментальные исследования в технических университетах». С-Петербург, июнь 1998.

- V международная НТК «Радиолокация, навигация, связь», Воронеж, 1999.

- НТ семинар «Современные методы и средства воспроизведения и передачи размеров единиц длины и плоского угла», С.-Петербург, ГУП -ВНИИМ им. Д.И.Менделеева, 2000.

- III всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы защиты и безопасности», С.-Петербург, 2000.

- VI региональная конференция по распространению радиоволн, С.-Петербург, октябрь 2000.

- V всероссийская НТК «Фундаментальные исследования в технических университета, С.-Петербург, июнь 2001.

- VII региональная конференция по распространению радиоволн, С.-Петербург, октябрь-ноябрь 2001.

- Межвузовская НТК "Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов", Петродворец, С.-Петербург, февраль 2001.

- 12-ая межвузовская НТК "Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов", С.-Петербург, 2001.

в том числе, на международных конференциях и симпозиумах:

- Int. Workshop NDTCS-1997, St.-Petersburg, Russia.

- Int. Workshop NDTCS-2000, St.-Petersburg, Russia.

- Int. Conference on Lasers for Measurements and Information Transfer, June 2000, St.-Petersburg, Russia.

- Int. Conference on Lasers for Measurements and Information Transfer, June

2004, St -Petersburg, Russia.

- Int. Conference on Lasers for Measurements and Information Transfer, June

2005, St.-Petersburg, Russia.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 28 работ. Полный список научных и научно-методических публикаций автора включает 62 наименования (в том числе 1 патент на изобретение и 2 монографии).

Объем работы

Диссертация изложена на 331 странице, основной текст содержит 246 стр., включая 108 рисунков, 8 таблиц. Список литературы на 11 страницах содержит 161 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность тематики диссертации, сформулированы цель и основные задачи работы, отмечены новизна и практическая значимость полученных результатов, изложено краткое содержание работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе, имеющем обзорный характер, кратко рассмотрены вопросы, связанные с двулучепреломляющими волокнами, волоконно-оптическими интерферометрами, волоконными интерферометрическими измерениями и поляризационными эффектами в волоконных интерферометрах на основе обычных и двулучепреломляющих световодов. Уделено внимание способам описания процесса распространения поляризационных мод и связи мод в анизотропных световодах, их параметрам. Отмечены особенности построения волоконных измерителей с дистанционными пассивными интерферометрами, применение специальных методов приема сигнала при построении измерителей на базе волоконных интерферометров (со вспомогательной модуляции аргумента интерференционного сигнала и дополнительной обработкой сигнала фотодетектора).

Во втором разделе рассматривается основной элемент волоконного интерферометра - световод. Основная цель анализа получить адекватное описание перекрестных составляющих поляризационных мод на выходе волокна, вызванных возможными локальными возмущениями световода при его установке в конструкцию интерферометра. В рамках используемого формализма векторов и матриц Джонса, связь векторов Джонса, содержащих комплексные амплитуды поляризационных мод на входе (ЕхП, Еу0) и выходе (Ех, Еу) волокна задается матрицей Джонса Тв

Диагональные элементы матрицы определяют «прямые» компоненты ЕХ1, Еуу, а недиагональные - перекрестные компоненты Еху, Еух поляризационных мод

(1)

на выходе. 0=р7 - разность фаз поляризационных мод, г - амплитудный параметр (относительный уровень перекрестной компоненты, г«1 Я = л1\-гг »!, так же используют коэффициент поляризационной экстинкции г) = | Ех2\1\ Ех21 = | Еуу\1\ Е)к2[ ~ г2), @ - фазовый параметр перекрестных компонент. В современных силыюдвлучепреломляющих световодах, при длинах / < 1 км перекрестная связь поляризационных мод пренебрежимо мала (г|>10э), однако волоконный элемент в составе интерферометра вследствие соединений отрезков световодов, механических креплений волокна в конструкции может иметь локальные неоднородности, что приведет к значительному увеличению связи поляризационных мод. Для анализа поляризационных эффектов в волоконных интерферометрах с применением матрицы Джонса, необходимо знать свойства амплитудного и фазового параметров г и &, при внешних возмущениях волокна.

В первую очередь рассмотрены относительно простые случаи световода с одной и двумя локальными неоднородностями. Матрица Джонса световода получена перемножением матриц участков с неоднородностью (для примеров с конкретными видами неоднородностей используются матрицы поворота или матрицы волокна с поперечным сжатием) и матриц «идеальных» участков. Проанализированы возможные изменения параметров Тв при изменении внешних условий световода (прежде всего, тепловых) или дрейфе частоты исшчника. В случае двух локальных неоднородностей подробно рассмотрены флуктуации амплитудного коэффициента г и экстинкции г) вследствие интерференции (эквивалент двухлучевой интерференции) перекрестных компонент, сформированных на разных неоднородностях.

Основная часть раздела посвящена ДЛП световоду, имеющему многочисленные случайные неоднородности. Для анализа развита упрощенная модель матрицы Джонса такого световода в условиях, характерных для интерферометров (квази-монохроматический источник, высокий коэффициент экстинкции). Применен прием, когда световод

II

представляется в виде последовательности п участков длиной 8/„ описываемых матрицами с параметрами г , и 0„ а матрица Тв задана произведением матриц участков. С учетом малости г, и при условии пренебрежения составляющими г,2 и более высокого порядка малости, произведение дает приближенную модель I в, в которой диагональные элементы полагаются такими же, как и в идеальном световоде, а параметры недиагональных элементов г и 0 и . коэффициент поляризационной экстинкции имеют вид сумм, описывающих суперпозицию перекрестных компонент, образованных на разных участках

I ( "О (1-1 4 г{ е 2 , 0 = агё

1=1 к V

Щ'г

(2)

При этом г, полагаются независимыми случайными величинами с одинаковым распределением вероятности ш(г,), а фазы 0,=08/, и 0„ в зависимости от предполагаемого характера возмущений световода (распределенных, локальных, периодических) могут быть как равными для всех /, так и случайными.

На основе сопоставления модельных представлений параметров матрицы Джонса г и 0 (а так же параметра г)) с известной моделью «суммы случайных фазоров», а так же численных расчетов показано, что при разных вариантах распределения со(/-,) результирующие параметры будут иметь: г -релевское распределение, 0 - равномерное распределение, г)-1 -экспоненциальное распределение. Так же показано, что средние значения параметров г и т\ обратно пропорционально зависят от и и и2 соответственно. Это полностью соответствует известным закономерностям для световодов со случайными внутренними неоднородностями, и позволяет оценить среднее значение экстинкции или эквивалент й-параметра волоконного элемента с распределенными случайными внешними возмущениями Ъ' исходя из дисперсии случайных коэффициентов г,: (п) ='/я'"'^. l^' = g■o2r/Ы, где

8/ = 1/п, константа g зависит от вида распределения «в (г,).

Указанные статистические свойства отражают возможность разных реализаций по ансамблю возможных наборов коэффициентов г, (либо, в общем случае, еще и фаз ©,), т.е. по ансамблю разных волокон. Другой причиной случайности коэффициентов матрицы Тв является чувствительность р к внешним условиям (прежде всего, изменению температуры Д Т) и дрейфу частоты источника Ду. Поэтому при фиксированном наборе неоднородностей (г, и 0,) в конкретном световоде, точные значения фазовых соотношений перекрестных компонент на участках световода непредсказуемы, и могут меняться вместе с ДТ и Л\'. Представление (2) позволило относительно просто моделировать связанные с этим флуктуации интегральных коэффициентов г и 0 и провести анализ их свойств. При этом удобно использовать нормированный коэффициент, имеющий смысл относительного изменения разности фаз поляризационных мод световода ДО (либо части световода в которой присутствуют неоднородности), вызванного воздействием А V

ку-АУ-1 ^ло(ЛГ)

2к ~ 2к ' ^

где Ку - погонная чувствительность 0 к воздействию (Ку относительно легко измерить, для теплового воздействия типичные значения Ку составляет единицы радиан/(°С-м), для сдвига частоты излучения Ку- несколько мрадиан/(ГГц м)). Численное моделирование на основе (2) показало, что Ь является критерием влияния АТ или Ду на параметры матрицы Джонса: при « 1 параметры г и © можно полагать постоянными, при Е ~ 1 воздействие приводит к их значительному изменению, а при Е,» 1 г претерпевает многочисленные колебания, а 0 значительный дрейф, причем амплитуда гша колебаний г значительно выше среднего значения /?'•/. Моделирование зависимостей г(АУ), 0(ДV) для случая 1 показало, что распределение значений г (или г|~') так же является релеевским (или экспоненциальным) причем среднее значение не зависит от конкретной реализации

коэффициентов г„ а задается дисперсией ансамбля ог (свойство эргодичности флуктуаций г(АК), ©(Д У)).

В конце данной части рассмотрена возможность оценки амплитуды г,ша. Показано, что как при большом, так и при малом количестве участков случайных по величине локальных возмущений световода, примерные оценки гтах или минимальной экстинкции г|„„„ составляют

Разработанный аппарат расчетов и оценок позволяет на основе информации о количестве, характере и величине возможных локальных неоднородностей в волоконном элементе оценить характер и диапазон возможных флуктуаций амплитудных и фазовых коэффициентов матрицы Джонса световода. Эти результаты важны для анализа влияния подобных поляризационных рассогласований на работу волоконных интерферометров.

Третий раздел является центральным с точки зрения разработки способов анализа влияния поляризационных эффектов на работу волоконных интерферометров с ДЛП световодами. В данном разделе рассмотрена волоконная схема Маха-Цендера (рисунок 1), в которой при идеальном согласовании волоконных элементов и пренебрежимо малой связи мод, в световодах распространяется только одна поляризационная мода, поляризационные эффекты в работе интерферометра отсутствуют, а интерференционный сигнал имеет структуру

где, для определенности, подразумевается распространение в волокнах «быстрой» моды, а в аргументе интерференционного сигнала разделены «изотропная» часть Д(р (разность средних фазовых задержек плеч ср2] - Ф22) и «анизотропная» часть (разность параметров 0 плеч).

(4)

(5)

Рисунок 1. Схема интерферометра Маха-Цендера на основе двулучепреломляющих световодов

Нарушение режима распространения одной поляризационной моды приводит к появлению поляризационных эффектов, вследствие которых может происходить снижение амплитуды интерференционного сигнала (А„,<1п/2, снижение отношения С/Ш, ухудшение разрешающей способности измерений) и возникать искажение аргумента, связанное с его «анизотропной» составляющей (формирование дополнительной погрешности фазовых измерений).

Принцип проведения анализа влияния поляризационных рассогласований на основе формализма Джонса поясняется рисунком 2.

Рисунок 2. К расчету выходной интенсивности интерферометра Маха-Цендера на основе двулучепреломляющих световодов

При расчете выходной интенсивности с учетом возможной трансформации состояния поляризации используется последовательное

произведение матриц Джонса элементов. Для описания интерферометра используются восемь матриц Джонса: матрицы световодов Т[, Т2|, Т22 (матрицы, с интегральными параметрами рассогласования г, © рассмотрены во втором разделе), матрицы разветвителей ТРц, Т1М2, ТР2|, ТР22 (учитывают углы а] |, а 12 и аз рассогласования поляризационных осей световодов при стыковке волокон в разветвителях) и матрицу Т0 (учет угла поворота поляризации источника ао). Матрицы разветвителей и То, в простейшем случае, задавались матрицами «поворота», а для более полного анализа были получены более общие варианты матриц.

Выражение для выходной интенсивности имеет структуру

/ = 1

2

(т .т т р'п" + Т -Т -Т У Т • Т

V Р21 21 'рм1- т Р22 '22 Р12 / "] *0

(6)

которую, вместе с выражениями для матриц, можно интерпретировать как модель сигнала интерферометра Маха-Цендера, учитывающую поляризационные эффекты, вызванные рассогласованиями. Аналитическое изучение подобного представления / в общем случае является затруднительным, т. к. явные выражения недопустимо громоздки и непригодны для анализа. Поэтому проведен анализ всех вариантов «однократных» рассогласований, когда только один из параметров рассогласований г или а не равен нулю, и некоторых «двукратных». В таких случаях можно получить явные аналитические выражения для /, содержащие фазы ф, 0, а так же параметры г и 0 либо а, и привести их к виду, который можно сравнить с (5). Например, при а0 = а (или ац=а|2=а) интерференционный сигнал можно привести к виду

/ = ^1 + ^т'1(а)+со54(а)+^8т2(2а) совЕдв]• сов[Дф + в,^ , (7)

где множитель с квадратным корнем перед косинусом описывает возможное снижение амплитуды интерференционного сигнала, а функция

в^ = -агс1ц^со5(2а) ^

описывает отклонение передаточной зависимости анизотропной части аргумента от линейной зависимости, имеющей место при отсутствии рассогласований. В случае а « л эти выражения будут иметь более простой вид, при котором вклад от рассогласования представлен в виде аддитивной добавки к исходным значениям при отсутствии рассогласований

<Г=~( 1-2сг), 01Ддв,а)«~у + а2-51п(Д0). (9)

Для всех «однократных» рассогласований получены и подробно проанализированы подобные выражения, описывающие изменение амплитуды интерференционного сигнала и искажение аргумента и позволяющие оценить погрешность интерференционных измерений, вызванную поляризационными эффектами.

Для определения влияния комбинации одновременно присутствующих поляризационных рассогласований в элементах разработан способ анализа на основе численных расчетов. Предложено задавать зависимости фазовых параметров световодов ф и 0 от времени и рассчитывать сигнал /(/) на основе (6). При индексе фазовой модуляции более 2л, огибающая сигнала 1(1) демонстрирует измерение Ат. Для определения искажений, связанных с аргументом предложено использовать известный алгоритм обработки интерференционных сигналов (который должен использоваться при создании измерителя на базе интерферометра) и ввести в расчет Д?) вспомогательную модуляцию аргумента, а так же этап, соответствующий последующей обработке. Для примера подробно рассмотрен алгоритм расчета, подразумевающий двухчастотную вспомогательную модуляцию и относительно простой дополнительный этап расчета, имитирующий обработку интерференционного сигнала в таком методе (фильтр и фазометр). В результате вычислений выходного сигнала после обработки для разных изменений ф и 0 световодов, имитирующих результат внешних воздействий,

можно проводить анализ искажений при тех или иных комбинациях параметров рассогласования по сравнению со случаем отсутствия рассогласований (пример результатов расчета показан на рисунке 3).

Четвертый раздел посвящен анализу специальной интерферомет-рической схемы - интерферометру с поляризационным разделением каналов (ИГТРК). «Объемные» оптические схемы ИПРК известны, отличие от обычной схемы Маха-Цендера состоит в том, что вместо У-разветвителя на входе интерферометра используется поляризационный делитель, направляющий в плечи ортогонально поляризованные составляющие входного излучения.

Рисунок 3. Пример расчета интерференционных колебаний (слева) и сигнала измерителя на основе интерферометра (справа) при угловых рассогласованиях в схеме. Левый график иллюстрирует флуктуации амплитуды интерференционного сигнала, а правый искажения аргумента (кривая 2) по сравнению со случаем идеальной настройки (кривая 1).

Для построения дистанционных интерферометрических измерителей эта схема привлекательна тем, что можно использовать сбалансированный интерферометр (плечи равной длины), а вспомогательную модуляцию создавать посредством электрооптического модулятора на участке между лазером и поляризационным делителем. В этом случае можно преодолеть проблему влияния основного источника шумов в дистанционных схемах с разбалансированными интерферометрами - шумов частоты лазера. Поскольку обычный волоконный световод не сохраняет поляризацию распространяющегося излучения, реализация подобной схемы на основе обычных волокон невозможна. Однако благодаря свойствам ДЛП световодов, дистанционный ИПРК может быть выполнен на их основе. В

работе предложена волоконная схема ИПРК, рисунок 4, и рассмотрено влияние поляризационных эффектов на работу такой схемы.

При отсутствии поляризационных рассогласований в волоконных элементах и других узлах схемы (модулятор, поляризационный делитель и разветвитель) интерференционный сигнал задается выражением

/=^1 + со^Дф-у + 0,+[Ом]^, (10)

где 0М - переменная разность фаз поляризационных мод, вносимая модулятором.

Рисунок 4. Схема волоконного дистанционного интерферометра с поляризационным разделением каналов

Метод анализа влияний поляризационных рассогласований на работ)' ИПРК аналогичен методу рассмотрения схемы Маха-Цендера. Однако для анализа ИПРК необходимо использовать дополнительную матрицу Тм, для модулятора с учетом угловых рассогласований при его соединении со световодами, а так же заменить две матрицы разветвителя ТР|, матрицами поляризационного делителя Тд, (г - номер волоконного плеча интерферометра). Полученные матрицы Тм и Тд имеют вид

j _(V'°"/2cos(a„)cos(a¡)4V0~/2sm(a.0)sin(a¡) e~J°u'2sin(a0)cos(a¡)-e'0M'2cos(a0)sm(a¡yj M [e~'°"/2cos(a0)sin(a¡)-e'OM/2sin(a0)cos(a¡) e~'°u/2sm(a0)nn(a¡)+e'0u/2cos(a0)cos(a¡)J

(П)

Vi-/;2 ( sin(a|-a,,Xl + A)-sin(a2,+a,Xl-/í) cos(ot,,-alX' + ^)-cos(a,I +a,Xl-A) ^ 2 li-[cos(a2,-a,Xl + A)+cos(a2l+a1Xl-ft)] -[sin(a, +a,,)(l + A)+sm(a1 -a2,Xl-ft)]J

где a0 и a'i, - углы рассогласования поляризационных осей волокон и модулятора на входе модулятора, ai и а2, - угловое рассогласование поляризационных осей подводящего световода и волоконных плеч (/ - номер плеча) с поляризационными осями делителя, h - коэффициент поляризационной экстинкции делителя. Выходная интенсивность интерферометра с учетом поляризационных рассогласований рассчитывалась и анализировалась на основе выражения

Как и в случае интерферометра Маха-Цендера, для схемы ИПРК аналитически рассмотрены случаи «однократных» рассогласований, причем для этой схемы даже «однократные» рассогласования могут приводить к искажениям, сложным для интерпретации, поскольку искажения влияют на вспомогательную модуляцию аргумента. Например, при а',^0

Для определения влияния комбинации одновременно присутствующих нескольких поляризационных рассогласований в элементах, так же как и для схемы Маха-Цендера, предложено проводить анализ на основе численных расчетов. Подробно описан алгоритм расчетов на основе пилообразной вспомогательной модуляции фазы 0М, вычисления 1(1) на основании (12) и дополнительного этапа расчета, имитирующего фазовый детектор. Приведены примеры расчетов сигнала измерителя на основе ИПРК, демонстрирующие

(12)

■¡2 --^1 + aJ4 -2a¡2 cos[20M]-cos Д(р—+6, +erf(0M) , (13)

принцип расчета и характер искажении, возникающих вследствие поляризационных эффектов при наличии рассогласований в схеме.

Пятый раздел посвящен вопросам измерения поляризационных параметров волоконных элементов интерферометров: определению направлений поляризационных осей на выходном конце световода, соотношения мощностей возбужденных в световоде поляризационных мод, и определению коэффициента экстинкции отрезка сильно двулучепреломляющего световода. Традиционные методы подобных измерений, как правило, основаны на принципе «скрещенных поляризаторов», когда на вход световода подается поляризованное излучение, а результатом измерения являются экстремумы интенсивности на выходе анализатора при его вращении. При этом используют некогерентные источники света, поскольку интерференционные колебания выходной мощности усложняют измерения и рассматриваются как мешающие.

В работе предложено использовать интерференционные флуктуации перекрестных компонент поляризационных мод ДЛП волокна для измерения его поляризационных параметров, н развит оригинальный интерферометрический метод таких измерений. Основной принцип, заложенный в этот метод измерений, кратко поясняет рисунок 5. Используется когерентный источник поляризованного излучения, ориентация поляризации источника выбирается так, чтобы в световоде были возбуждены обе поляризационные моды (отношение мощностей поляризационных мод на входе К = (\Е1()\2/\ЕМ\2) ~ 1). Кроме того, используется модулятор изменяющий разность фаз поляризационных мод световода. После анализатора формируются интерференционные колебания, которые регистрируются детектором, а основной информативный параметр -контраст интерференционных колебаний т = Иша-!,,,,,,)/ (/таг+/тш)•

Рисунок 5. Схема для проведения интерференционных измерений поляризационных параметров сильно двулучепреломляющих световодов

Показано, что для идеального двулучепреломляющего волокна (без связи поляризационных мод) зависимость контраста интерференционных колебаний в схеме описывается выражением

м= лыщ (14)

АГ-С052(ф)+81П2(ф)

Характерный вид зависимостей (14) показан на рисунках 6, а и б, т обращается в ноль, если анализатор ориентирован вдоль поляризационных осей световода, а форма т(Ф) зависит от К. Измерение зависимости т(Ф) позволяет определить ориентацию поляризационных осей световода и отношение К.

а) б) в)

Рисунок 6. Вид зависимостей т(Ф), а) и б) - случай идеального ДЛП световода, в) - световод с конечной поляризационной экстинкцией

Анализ схемы с учетом возможной связи мод в световоде (световод с конечной поляризационной экстинкцией г|) показал, что если анализатор ориентирован вдоль поляризационных осей волокна, то контраст интерференционных колебаний не обращается в ноль, а принимает конечные значения тх, ту, рисунок 6, в, а тх, ту определяются выражениями

Измерив значения т, и /и,, можно рассчитать значение коэффициента экстинкцин световода т), причем из (15) следуют три возможных варианта пересчета, упрощенный вариант формул имеет вид

1 4 п'в±£п»»—. (16)

К-т'х т

Для обоснования принципа и алгоритма измерений проведен анализ влияния положения модулятора показавший, что для корректного измерения коэффициента экстинкцин световода, модулятор должен находиться на входном конце волокна (или до участков, на которых происходит связь мод). Установка модулятора на выходном конце позволяет точно определить положение анализатора, соответствующее Ф=0 (или Ф=л/2).

Были проанализированы основные факторы определяющие «разрешающую способность» (возможность измерения больших значений г|) предложенным интерференционным методом. Обычно одним из основных таких факторов является конечная поляризационная экстинкция анализатора гн- С учетом введения в рассмотрение т| ( получены выражения для тх и /и,, а также выражения для измеренного интерференционным способом значения экстинкцин. Анализ полученных формул позволил получить выражения для погрешности измерений, связанной с использованием приближенных выражений (16) расчета г| по тх, ту, а так же показал, что конечная поляризационная экстинкция анализатора вносит вклад в относительную погрешность измерения 5=(г|и - лУ1!* которая описывается зависимостью вида

1 (я + о3

5 (17) Л.

Другим фактором, ограничивающим возможность измерения больших г| являются шумовые флуктуации интенсивности в схеме и ограниченный динамический диапазон £) системы регистрации интерференционных

колебаний на выходе схемы. Показано, что оптимальным для измерений является обеспечение отношения К~ 1, а требования к динамическому диапазону выражаются отношением

Еще одним фактором, влияющим на погрешность измерения г) интерференционным методом, является отклонение анализатора от направления поляризационной оси световода при измерении тх и /и,,. Этот фактор подробно проанализирован на основе полученных выражений для т, учитывающих такое угловое рассогласование. Показано, что погрешность, вызванная данным угловым рассогласованием, зависит от суммы фазовых параметров (0+0), т. е. от соотношения фазовых задержек прямой и перекрестной компонент поляризационных мод и получены выражения для этой погрешности.

В целом, проведенный теоретический анализ интерференционного метода измерения поляризационных параметров двулучепреломляющего световода показал, что этот метод имеет существенные преимущества по сравнению с традиционным способом подобных измерений (например, для традиционного принципа измерений характерны требования г|д > Л и О > т|, которые при измерении больших значений г) являются значительно более жесткими, чем условия (17) и (18)). Так же на основании проанализированных особенностей интерференционных колебаний в данной измерительной схеме разработан подробный алгоритм проведения измерений, и меры для снижения погрешности при таких измерениях.

Предложенный интерференционный метод измерения параметров анизотропных световодов был апробирован экспериментально. Для экспериментов использовались отрезки ДЛП волокна, содержащие сварные и разъемные соединения с угловыми рассогласованиями поляризационных осей в соединении, световоды с вилками ВО разъема, световоды намотанные и заклеенные на поверхности опорного цилиндра. Проведенные

(18)

эксперименты продемонстрировали работоспособность и эффективность данного метода и подтвердили все основные его особенности, рассмотренные в ходе теоретического анализа.

В шестом разделе рассмотрены экспериментально реализованные макеты волоконно-оптических измерителей микроперемещений (основные испытания проводились для регистрации акустических сигналов) с двулучепреломляющими волокнами на основе интерферометра Маха-Цендера (макеты «ИМЦ-1» и «ИМЦ-2») и интерферометра с поляризационным разделением каналов (макет «ИПРК»). Макеты выполнены в виде компактных устройств, с пассивным дистанционным интерферометрическнм чувствительным элементом, которые, после изготовления и настройки, не требуют далее при измерениях каких-либо регулировок и калибровок. На рисунке 9 показаны структурные схемы двух из макетов. Волоконная часть датчиков выполнена с использованием разъемных соединений (световоды трассы и чувствительного элемента могут отсоединяться и подсоединяться). Для получения выходного сигнала используются псевдогетеродинные методы со вспомогательной модуляцией аргумента интерференционного сигнала (в макетах «ИМЦ» за счет модуляции частоты излучения источника, в макете «ИПРК» за счет электрооптического модулятора) и последующей обработкой сигнала в приемном блоке.

Макеты датчиков были испытаны в режиме измерения акустических воздействий в диапазоне частот 0.3 - 10 кГц и показали высокие характеристики. В таблице приведены достигнутые значения минимального и среднего по всему диапазону частот спектрального разрешения по звуковому давлению (Я,,,,,, и < 5,„,„>), а также стандартного эквивалентного звукового давления Рш„ (и уровня звукового давления !,„,„), обусловленного собственными шумами датчика.

Рисунок 9. Структурные схемы макетов волконных иитерферометрических датчиков «ИМЦ-2» и «ИПРК».

Параметры датчиков

«ИМЦ-1» «ИМЦ-2» «ИПРК»

Зтм 0 20 мкПа/(Гц)1Д 10 мкПа/(Гц)"2 2-мкПа/(Гц)'/2

100 Па/(Гц)"2 150 мкПа/(Гц)'/2 20 мкПа/(Гц)"2

Р 1 чип 2,6 мПа 3,5 мПа 0.61 мПа

^ппп 42 дБ 45 дБ 30 дБ

Наилучшие характеристики получепы при использовании интерферометра с поляризационным разделением каналов, поскольку в этом случае волоконные плечи интерферометра сделаны равными, что снизило влияние частотных шумов лазерного источника.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны теоретические модели для анизотропного световода в схемах с высококогерентным источником излучения, адекватно учитывающие интерференционные эффекты при слабой связи мод на одной, двух, нескольких или множестве неоднородностей, позволяющие анализировать амплитудные и фазовые соотношения прямых и перекрестных компонент поляризационных мод на выходе волокна (параметры матрицы Джонса световода) и моделировать их флуктуации при изменении внешних условий. Для многочисленных случайных неоднородностей определены статистические свойства параметров матрицы Джонса световода. Получены выражения, позволяющие на основе информации о количестве, характере и величине возмущений сильнодвулучепреломлющего световода, оценить диапазон и характер флуктуаций амплитуды и фазы перекрестных компонент поляризационных мод на выходе волокна.

2. Разработаны теоретические модели сигнала волоконного интерферометра Маха-Цендера, учитывающие влияние поляризационных рассогласований в волоконных элементах схемы и их соединениях. Для случаев «однократных» рассогласований получены выражения описывающие снижение амплитуды и искажение аргумента интерференционного сигнала. Разработан способ анализа (на основе численных расчетов) влияния поляризационных рассогласований на параметры измерителей на основе данной интерферометрической схемы с ДЛП световодами.

3. Предложена схема волоконного интерферометра с поляризационным разделением каналов (ИПРК). Принцип построения схемы позволяет исключить влияние частотных флуктуаций лазерного источника за счет баланса разности хода интерферирующих лучей, но сохранить возможность дистанционной модуляции аргумента за счет модуляции разности фаз поляризационных мод в подводящем световоде.

4. Для схемы волоконного ИПРК получены теоретические модели сигнала и разработаны способы численного анализа позволяющие учесть влияние

поляризационных рассогласований на параметры измерителей, созданных на основе данной интерферометрической схемы.

5. Проведенный аналитический и численный анализ влияния поляризационных рассогласований в элементах схемы на выходной сигнал интерферометрического измерителя позволяет сделать вывод о реализуемости эффективных и надежных практических измерителей с волоконными интерферометрами на двулучепреломляющих световодах при доступных требованиях к точности поляризационного согласования элементов (угловые рассогласования в соединениях |а|<10°, экстинкция волоконных элементов г)>15 дБ).

6. Предложен, теоретически проанализирован и экспериментально апробирован интерференционный метод измерения поляризационных параметров сильно двулучепреломляющих волоконных световодов (прежде всего, коэффициента поляризационной экстинкции световода), который имеет ряд значительных преимуществ по сравнению с традиционными методами подобных измерений.

7. Схемы дистанционного волоконно-оптического интерферометра Маха-Цендера на основе ДЛП световодов и дистанционного волоконного ИПРК реализованы в виде действующих макетов датчиков, работающих в режиме регистрации акустических воздействий. Продемонстрированы хорошие характеристики и стабильная работоспособность устройств. Наилучшие параметры достигнуты в измерителе на основе ИПРК.

Список публикаций по теме диссертации

1. Прибор для регистрации фазовых сдвигов / С. П. Гиневский, О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, А. В. Медведев, В. М. Николаев // Труды научно-технической конференции «Инновационные и наукоемкие технологии для России». С.-Петербург, 1995, т. 9. - с.37.

2. Дистанционные волоконно-оптические интерферометрические измерения / С. П. Гиневский, О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, А. В. Медведев, Николаев В. М. // Труды научно-технической конференции «Иниовацион ные и наукоемкие технологии для России». С.-Петербург, 1995, т. 9. - с.38.

3. Интерференционные волоконно-оптические датчики / С. П. Гиневский, О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, А. В. Медведев, В. М. Николаев // Труды научно-технической конференции «Инновационные и наукоемкие технологии для России». С.-Петербург, 1995, т.9. - с.35.

4. Дистанционный волоконно-оптический датчик / Гиневский С.П., Котов О.И., Лиокумович Л.Б., Медведев A.B., Николаев В.М. // Письма в ЖТФ, 1995, т.21, №12. - с.62-66.

5. Применение интерференции радиосигналов в волоконно-оптических измерительных устройствах / О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, и др. // Письма в ЖТФ, 1995, т.21, №18. - с. 48-51.

6. Эффективный волоконно-оптический датчик физических величин /

A. В. Кудряшов, О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, В. М. Николаев, Д. В. Хоптяр // III Межведомственная НТК «Проблемные вопросы сбора и обработки информации в сложных радиотехнических системах». С-Петербург, 1997 - с.37-40.

7. Удаленные волоконно-оптические интерферометрические датчики для неразрушающих измерений / О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович,

B. М. Николаев, В. Ю. Петрунькин, Буабид Зехрауи // SPIE, Proc.Int.Workshop NDTCS-97, 1997, Vol. 3345. - p.33-36.

8. Дистанционный интерферометрический датчик с поляризационным делением луча / Л. И. Косарева, О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович,

A. В. Медведев, В. М. Николаев // Материалы НТК «Фундаментальные исследования в технических университетах». С-Петербург, 25-25 июня 1998. - с.59-60.

9. Дистанционный интерферометрический датчик со вспомогательной поляризационной модуляцией / О. И. Котов, JI. Б. Лиокумович, С. И. Марков, А. В. Медведев, В. М. Николаев // V международная НТК «Радиолокация, навигация, связь», Воронеж, 1999, т.З. - стр.1377-1388.

10. Дистанционный волоконно-оптический датчик параметров движения / О.И. Котов, Л.Б. Лиокумович, С.И. Марков, В. М. Николаев // НТ семинар «Современные методы и средства воспроизведения и передачи размеров единиц длины и плоского угла», Санкт-Петербург, ГУП ВНИИМ им. Д.И.Менделеева, 2000. - стр.9-10.

11. Лиокумович Л. Б. Волоконные интерферометры для систем охраны / Л. Б. Лиокумович, С. И. Марков, В. М. Николаев // 111 всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы защиты и безопасности», Санкт-Петербург, 2000. - стр.14.

12. Fiber optic sensor for the remote measurement of movement parameters of mechanical objects / O. Kotov, L. Liokumovich, S. Markov, A. Medvedev, V. Nikolaev // Int. Workshop NDTCS-2000, St.-Petersburg, Russia, Proc. of SPIE, Vol. 4348, 2000. - pp.57-58.

13. Liokumovich L. Remote laser interferometer with pseudo-heterodyne signal processing / L. Liokumovich, S. Markov // Int. Conference on Lasers for Measurements and Information Transfer - 2000, St.-Petersburg, Russia, SPIE, vol. 4316, 2000. - pp.56-59.

14. Разрешающая способность удаленного пассивного волоконно-оптического интерферометра Маха-Цендера в псевдогетеродинном режиме / О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, С. И Марков, А. В. Медведев,

B. М. Николаев // VI региональная конференция по распространению радиоволн, С.-Петербург, 2000. - с.48^9.

15. Дистанционный интерферометрический датчик с поляризационным разделением каналов / Котов О.И., Лиокумовнч Л.Б. и др. // Письма в ЖТФ, 2000, т.26, вып.10. стр. 28-34.

16. Лиокумович Л.Б. Дистанционный двухплечевой интерферометрический датчик с поляризационным разделением каналов / Л. Б. Лиокумович, С. И. Марков, А. В. Медведев // V всероссийская НТК «Фундаментальные исследования в технических университета, С.-Петербург, 2001. - стр.131.

17. Марков С. И. Применение методов псевдогетеродинного приема в интерферометрическнх датчиках / С. И. Марков, Л. Б. Лиокумович, В. М. Николаев // V всероссийская НТК «Фундаментальные исследования в технических университетах, С.-Петербург, июнь 2001. - стр.132.

18. Лиокумович Л. Б. «Дистанционный волоконно-оптический интерферометр Маха-Цендера». / Л. Б. Лиокумович, С. И. Марков // VII региональная конференция по распространению радиоволн, С.-Петербург, 2001.-стр.42.

19. Волоконно-оптические интерферометрические гидрофоны / А. В. Кудряшов, Л. Б. Лиокумович, С. И. Марков, А. В. Медведев // 12 Межвузовская НТК "Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов", Петродворец, Санкт-Петербург, 2001.-стр.16.

20. Использование интерференции для измерения поляризационных характеристик двулучепреломляющих световодах в когерентных оптических системах / О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович и др. // Письма в ЖТФ, 2004, т.30, вып. 12. - с.62-68.

21. Модуляция разности фаз поляризационных мод в одномодовых волоконных световодах / О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, и др. // ЖТФ, 2004, т.74, вып. 1. - с.72-76.

22. Котов О. И. Контроль поляризационных характеристик двулучепреломляющих световодов в когерентных оптических системах» /

О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, С. И. Марков // Межд. Конф. «Лазеры. Измерения. Информация», С.-Петербург, 2004, с. 30 - 31

23. Модуляция двулучепреломдения при поперечном давлении на световод и ее применение в поляризационных волоконно-оптических датчиках / О. И. Котов, С. И. Марков, Л. Б. Лиокумович, А. В. Хлыбов // Межд. Конф. «Лазеры. Измерения. Информация», С.-Петербург, 2004, с. 31 - 32.

24. Interference measuring method for polarization parameters for birefnngent fibers / O. Kotov, L. Liokumovich, S. Markov, A. Medvedev, A. Nefedov // Int. Conference on Lasers for Measurements and Information Transfer, 2005, St.-Petersburg, Russia. -Proc. Of SPIE, Vol. 6251, 2005. -pp. 100-1-100-10.

25. Поляризационная модуляция света при поперечном сжатии оптического волокна / О. И. Котов, А.В. Хлыбов, Л. Б. Лиокумович и др. // Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 11, с. 101-107.

26. Котов О.И. Интерференционный метод измерения коэффициента экстинкции двулучепреломляющих волоконных световодов / О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, А. В. Медведев // Журнал технической физики, 2007, том 77, вып. 9. - с.102-107.

27. Лиокумович Л. Б. Волоконно-оптические интерферометрические измерения. Часть 1. Волоконно-оптические интерферометры / Л. Б. Лиокумович / СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2007. - 110 с.

28. Лиокумович Л. Б. Волоконно-оптические интерферометрические измерения. Часть 2. Волоконный интерферометрический чувствительный элемент / Л. Б. Лиокумович / СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2007. - 68 с.

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать 07 06.2008. Формат 60x84/16. Печать цифровая Уел печ. л. 2,0. Тираж 100. Заказ 3083Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: 550-40-14 Тел./факс: 297-57-76

Введение.

Раздел 1. Обзор литературы.

1.1. Распространение света в двулучепреломляющих (ДЛП) световодах.

1.2. Волоконные интерферометры и измерители на их основе.

1.3. Модуляция разности фаз поляризационных мод в ДЛП волокнах.

1.4. Элементная база с ДЛП световодами.

3.1. Дистанционная волоконно-интерферометрическая схема Маха-Цендера.90

3.2. Дистанционная интерферометрическая схема Маха-Цендера на основе ДЛП световодов.99

3.3. Учет рассогласований ориентации поляризационных осей световодов.103

3.4. Учет поляризационных рассогласований вследствие конечной поляризационной экстинкции световодов.122

3.5. Учет сложных поляризационных рассогласований в разветвителях . 127

3.6. Дополнительные факторы работы схемы.139

3.7. Анализ общего случая поляризационных рассогласований в дистанционном волоконном интерферометре Маха-Цендера на основе ДЛП световодов.142

Заключение.152

Раздел 4. Дистанционный измерительный интерферометр с поляризационным разделением каналов. 155

Введение. 155

4.1. Оптическая схема интерферометра с поляризационным разделением каналов (ИПРК). 155

4.2. Схема ИПРК на основе ДЛП световодов. Режим полного поляризационного согласования элементов.157

4.3. Сигнал ИПРК с учетом поляризационных рассогласований в отдельных элементах схемы.161

4.4. Дополнительные факторы работы схемы. 180

4.5. Анализ общего случая поляризационных рассогласований в дистанционном волоконном интерферометре Маха-Цендера на основе ДЛП световодов.183

Заключение.192

Раздел 5. Применение интерференционных эффектов для измерения поляризационных параметров волоконных элементов интерферометрических схем. 193

Введение.193

5.1. Традиционный подход к контролю поляризационных параметров оптических световодов.193

5.2. Контроль поляризационных параметров ДЛП световода с использованием интерференционных явлений.194

5.3. Разрешающая способность интерференционного метода измерения поляризационных параметров ДЛП световода и проблемы реализации измерительных устройств на базе данного метода.213

5.4 Эксперименты.244

Заключение.251

Раздел 6. Создание и тестирование экспериментальных дистанционных интерферометрических измерителей на основе ДЛП световодов.252

Введение.252

6.1. Создание и тестирование практических конструкций волоконных преобразователей для чувствительных элементов волоконных интерферометрических датчиков.253

6.2. Экспериментальные макеты волоконных интерферометрических датчиков.263

Заключение.286

Заключение.287

Приложения.289

Литература.323

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность тематики исследований

Оптические интерферометрические методы измерений давно применяются в науке и технике. Успешное развитие волоконной оптики привело к появлению особого класса интерферометров — волоконно-оптических интерферометров, обладающих целым рядом особенностей и уникальных свойств. Появление волоконных интерферометров стимулировало развитие нового направления оптических измерительных устройств и систем, перспективных для практического внедрения, разработку новых эффективных методов приема и обработки интерференционных сигналов.

Резкий всплеск интереса к тематике волоконно-оптических интерферо-метрических измерений в 80-е годы прошлого столетия был связан с высокими, часто даже рекордными, предсказываемыми уровнями разрешающей способности, в сочетании с привлекательными особенностями волоконно-оптических технологий. Волоконные тракты имеют малые потери, малые габариты и вес, чувствительные световоды при большой длине могут быть выполнены как в распределенном, так и в сосредоточенном виде. Волоконные устройства практически нечувствительны к электромагнитным помехам и повышенной радиации, могут работать в агрессивных и взрывоопасных средах. Волоконные схемы не создают электромагнитных помех, что делает их привлекательными для различных специальных применений, или специфических научных экспериментов1.

Несмотря на активные исследования, позволившие уже к 90-м годам прошлого века подробно разработать общие принципы описания и построения волоконно-оптических интерферометрических датчиков (принципы создания чувствительных элементов, методы обработки интерференционного сигнала, принципы реализации дистанционных и пассивных интерференционных схем и даже основы мультиплексирования интерферометрических датчиков), практическое внедрение таких устройств весьма незначительно. Достижение высоких потенциальных возможностей при практической реализации интерферометрических измерителей оказалось не простой задачей, требующей использования сложных и дорогостоящих элементов. Кроме того, реализация надежно функционирующих интерферометрических устройств, особенно полностью волоконных, пассивных и дистанционных интерферометров требует решения ряда дополнительных научно-технических вопросов, не учитывающихся на этапе экспериментов показывающих возможности таких измерителей. Одна из ключевых проблем, возникающих при практической реализации и внедрения таких устройств - влияние поляризационных эффектов, связанных с рассогласованиями поляризации интерферирующих волн и вызывающие фединг и искажение сигнала интерферометра. Основной метод решения этой проблемы для дистанционных пассивных волоконных интерферометров - применение ДЛП световодов для обеспечения линейно-поляризованного излучения на всех участках схемы. Но применение ДЛП световодов усложняет процесс создания и настройки волоконной интерферометрической схемы и анализ процессов, происходящих в таком интерферометре. Способность реального анизотропного волокна удерживать постоянное состояние поляризации так же имеет ограничения.

Тем не менее, интерес к тематике волоконно-интерферометрических датчиков не исчезал в течение всех прошедших лет, более того в последнее время этот интерес опять заметно возрос. Вследствие активного внедрения новых измерительных технологий во все новые отрасли практической деятельности, что все чаще оказываются востребованными характерные уникальные преимущества, свойственные именно волоконно-оптическим измерительным устройствам. Благодаря развитию всей области волоконно-оптических технологий значительно совершенствуются элементы, необходимые для интер-ферометрических измерительных устройств, в том числе и двулучепрелом-ляющие волокна. Но теперь интерес вызывают, прежде всего, те исследования и разработки по тематике волоконно-оптических интерферометрических измерителей, которые направлены на обеспечение эффективности и надежности измерителей для практического применения. Примером такого интереса к разработкам волоконно-оптических датчиков могут быть ряд указанных ниже договорных НИР и НИОКР, исполняемых сотрудниками лаборатории волоконной оптики СПбГПУ.

Возрастающий в последние годы интерес к поляризационным явлениям в волоконно-оптических устройствах, в основном направлен на изучение свойств НМД и подобных проблем в телекоммуникационных системах. Однако исследования, позволяющие анализировать особенности применения в волоконных измерительных интерферометрах анизотропных световодов, практически отсутствуют (исключение составляют исследования для волоконного интерферометра Саньяка и гироскопов на его основе, результаты которых трудно использовать для интерферометров других типов). Неясным остался вопрос о том, как рассчитывать или оценивать влияние возможных поляризационных рассогласований в схеме на работоспособность дистанционного измерительного интерферометра и его параметры. Актуальными являются поиск оригинальных эффективных волоконных интерференционных схем, использующих возможности современных ДЛП световодов, методов измерений поляризационных параметров волоконных элементов.

Такая ситуация сдерживает возможности разработки эффективных практических волоконно-оптических интерферометрических измерителей и обуславливает актуальность исследований, приведенных в диссертационной работе.

Цель и задачи исследований

Основная цель диссертации - разработать теорию и методы расчета поляризационных эффектов в волоконных интерферометрах с двулучепрелом-ляющими световодами, методы экспериментального контроля параметров волоконных элементов, позволяющие учитывать влияние поляризационных рассогласований при создании волоконных интерферометрических измерителей с анизотропными световодами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Разработать теоретические модели анизотропного световода в схемах с высококогерентным источником излучения, адекватно учитывающие интерференционные эффекты связи мод на одной, двух, нескольких или множестве неоднородностей. Определить возможные амплитудные и фазовые соотношения прямых и перекрестных компонент поляризационных мод на выходе волокна (параметры матрицы Джонса световода), проанализировать возможность их флуктуаций при изменении внешних условий. Для варианта многочисленных случайных неоднородностей определить статистические параметры коэффициентов матрицы Джонса световода, разработать способы моделирования флуктуаций коэффициентов матрицы при изменении внешних условий и проанализировать свойства этих флуктуаций.

2. С учетом свойств современных двулучепреломляющих световодов изучить возможность создания новых, модифицированных волоконных интерференционных схем, более эффективные для применения'в измерительных устройствах, чем традиционные волоконные интерферометры.

3. Разработать теоретические модели сигналов волоконных интерферометров, учитывающие поляризационные эффекты в волоконных элементах и поляризационные рассогласования в соединениях этих элементов. Проанализировать влияние поляризационных рассогласований на параметры интерференционного сигнала.

4. Разработать методы расчета характеристик волоконных измерительных устройств на основе интерферометров с сильно двулучепреломляющими световодами, позволяющие учитывать поляризационные эффекты, вызванные произвольными комбинациями поляризационных рассогласований в волоконной схеме. Провести анализ возможности практической реализации таких измерителей.

5. Найти эффективные методы измерения параметров анизотропных световодов, использующие поляризационные и интерференционные эффекты в двулучепреломляющих световодах. Проанализировать особенности и преимущества интерференционных принципов измерений поляризационных параметров двулучепреломляющих световодов по сравнению с традиционными методами.

6. Экспериментально подтвердить выводы теоретического анализа, реализовав дистанционные волоконно-оптические интерферометрические измерители с анизотропными световодами, провести тестирование, подтверждающее их эффективность и надежность.

Новизна

Теоретические и экспериментальные исследования, представленные в работе обладают научной новизной, поскольку впервые получены результаты:

- Определены статистические свойства амплитуд и фаз перекрестных компонент поляризационных мод на выходе ДЛП световода с распределенной системой неоднородностей и их флуктуаций при изменении внешних условий (температура, давление), дрейфе частоты оптического излучения когерентного источника.

- Разработана математическая модель интерференционного сигнала дистанционного интерферометра Маха-Цендера с ДЛП световодами, учитывающая влияние возможных поляризационных рассогласований в схеме, и способ расчета выходного сигнала измерителя на основе такого интерферометра.

- Предложена волоконная схема с ДЛП световодами - схема интерферометра с поляризационным разделением каналов (ИПРК), обладающая преимуществами по сравнению с традиционным дистанционным измерительным интерферометром Маха-Цендера. Разработана математическая модель интерференционного сигнала ИПРК, учитывающая влияние поляризационных рассогласований в схеме, и способ расчета выходного сигнала измерителя на основе такого интерферометра.

- Предложен, подробно теоретически проанализирован и экспериментально апробирован оригинальный интерференционный метод измерения поляризационных параметров ДЛП световода.

- С применением ДЛП световодов реализованы макеты датчиков микроперемещений, на основе дистанционных пассивных интерферометров Маха-Цендера и ИПРК, продемонстрировавшие высокую эффективность и надежность.

Достоверность

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, базируется на том, что:

- При проведении исследований применялись известные общепринятые способы теоретического анализа явлений в волоконно-оптических устройствах и методы экспериментальных измерений.

- Результаты исследований согласуются с известными данными во всех случаях, когда возможно такое сопоставление.

- Основные выводы теоретических исследований о влиянии поляризационных рассогласований в волоконной схеме с ДЛП световодами на работу интерферометрического измерителя подтверждены в ходе создания и испытаний нескольких макетов волоконных интерферометрических датчиков.

- Основные результаты теоретического анализа интерференционного метода измерения параметров ДЛП световодов полностью подтверждены при экспериментальной апробации данного метода.

Научная и практическая ценность

Практическая ценность результатов исследований диссертационной работы состоит, прежде всего, в следующем:

- Полученные результаты о свойствах амплитуд и фаз перекрестных компонент поляризационных мод на выходе ДЛП световода с системой неоднород-ностей важны не только для анализа явлений в волоконных интерферометpax, но и представляют самостоятельный научный интерес для адекватного описания поляризационных явлений в ДЛП волокнах.

Разработанные физико-математические модели и способы расчета влияния поляризационных рассогласований на параметры волоконных измерительных интерферометров могут непосредственно применяться при разработке и создании практических измерительных устройств.

Предложенный интерференционный метод измерения параметров ДЛП световодов, получил подробное теоретическое обоснование, учитывающее все основные факторы, влияющие на характеристики измерителя подобного типа, а так же экспериментально апробирован. Применение метода позволяет тестировать и настраивать волоконные элементы в процессе разработки и изготовления волоконных интерферометрических измерителей на основе ДЛП волокон. Метод может быть положен в основу приборов для измерения параметров ДЛП световодов, актуальных для производителей анизотропных волокон и научных исследований свойств двулучепреломляющих волокон.

Рассмотренные теоретически и практически реализованные в виде макетов схемы волоконных измерительных интерферометров обладают высокой эффективностью и надежностью и могут найти применение в разных областях науки и техники.

Внедрение результатов работы

Диссертационная работа выполнялась в СПбПТУ в течение многих лет. Результаты, полученные в материалах диссертации, использованы при выполнении хоз. договорных НИР «Бикварц-БНП-РВО», «Бикварц-БНП-РВО-2», «Бикварц-БНП-РВО-3», «Белизна», НИОКР «ВОСПГИС», и др.

Ряд научных результатов использован в лекционных курсах, упражнениях и курсовом проектировании на старших курсах соответствующих специальностей.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработанные теоретическое описание и методы расчетов позволяют на основе информации о количестве, типе и величине возмущений сильно-двулучепреломлющего световода, оценить флуктуации амплитуды и фазы перекрестных компонент поляризационных мод на выходе волокна (недиагональных параметров матрицы Джонса световода).

2. Разработанные физико-математические модели волоконно-оптических интерферометров на основе анизотропных световодов (интерферометра Ма-ха-Цендера и интерферометра с поляризационным разделением каналов), позволяют рассчитать снижение амплитуды и искажение интерференционного сигнала, вызванные поляризационными рассогласованиями в схеме.

3. Измерительные устройства на базе интерферометров с анизотропными световодами (с уровнем флуктуаций амплитуды и искажений, связанных с анизотропной частью аргумента, менее 10%) могут быть реализованы при условиях: коэффициенты поляризационной экстинкции волоконных элементов более 15 дБ, согласование поляризационных осей световодов при соединениях менее 10°, что подтверждает практическую реализуемость таких устройств.

4. Разработанный интерференционный метод измерения коэффициента поляризационной экстинкции Г| двулучепреломляющих световодов, отличается от известных способов тем, что позволяет измерять значения г| много большие, чем поляризационная экстинкция элементов измерительной схемы (прежде всего, входного поляризатора и анализатора), а так же тем, что при измерении больших значений г| снижаются требования к динамическому диапазону системы регистрации света (для традиционных методов необходим динамический диапазон > г\, для интерференционного метода > ^/л ).

5. Предложенный принцип построения на основе двулучепреломляющих световодов дистанционного пассивного волоконного интерферометра с поляризационным разделением каналов, позволяет устранить влияние флуктуа-ций частоты лазера.

6. Созданные при использовании разработанных методов расчета и экспериментального контроля поляризационных рассогласований измерительные устройства с дистанционными интерферометрами на анизотропных световодах, продемонстрировали высокую эффективность (регистрация акустических воздействий с разрешающей способностью до 2 мкПа/Гцш) и стабильную работоспособность при тепловых (нагрев на десятки градусов) и механических (вибрации) возмущениях волоконных элементов.

Апробация работы

Основные положения и результаты материалов диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах и конференциях:

- НТК «Инновационные и наукоемкие технологии для России». С.Петербург, 1995.

- III Межведомственная НТК «Проблемные вопросы сбора и обработки информации в сложных радиотехнических системах».С.-Петербург,1997.

- НТК «Фундаментальные исследования в технических университетах». С-Петербург, июнь 1998.

- V международная НТК «Радиолокация, навигация, связь», Воронеж, 1999.

- НТ семинар «Современные методы и средства воспроизведения и передачи размеров единиц длины и плоского угла», С.-Петербург, ГУП ВНИИМ им. Д.И.Менделеева, 2000.

- III всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы защиты и безопасности», С.-Петербург, 2000.

- VI региональная конференция по распространению радиоволн, С.Петербург, октябрь 2000.

- V всероссийская НТК «Фундаментальные исследования в технических университета, С.-Петербург, июнь 2001.

- VII региональная конференция по распространению радиоволн, С.Петербург, октябрь-ноябрь 2001.

- Межвузовская НТК "Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов", Петродворец, С.-Петербург, февраль 2001.

- 12-ая межвузовская НТК "Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов", С.-Петербург, 2001. в том числе, на международных конференциях и симпозиумах:

- Int. Workshop NDTCS-1997, St.-Petersburg, Russia.

- Int. Workshop NDTCS-2000, St.-Petersburg, Russia.

- Int. Conference on Lasers for Measurements and' Information Transfer, June 2000, St.-Petersburg, Russia.

- Int. Conference on Lasers for Measurements and Information Transfer, June

2004, St.-Petersburg, Russia.

- Int. Conference on Lasers for Measurements and Information Transfer, June

2005, St.-Petersburg, Russia.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 28 работ.

Объем работы

Диссертация изложена на 333 страницах, основной текст содержит 2'46 стр., включая 108 рисунков, 8 таблиц. Список литературы на 11 страницах содержит 161 наименований.

Структура работы

Работа содержит шесть разделов.

Первый раздел носит обзорный характер и содержит сведения о двулучепреломляющих волокнах, их параметрах, о волоконных интерферометрах и принципах построения измерителей физических величин на основе волоконных интерферометров. Внимание уделено проблемам создания волоконных интерферометрических измерителей, связанных с поляризационными эффектами и рассогласованиями элементов схемы.

Второй раздел посвящен рассмотрению поляризационных эффектов в двулучепреломляющем волоконном элементе, содержащем локальные неоднородности. Рассматривается вопрос о нахождении матрицы Джонса такого световода и свойствах коэффициентов этой матрицы при условии когерентного возбуждения и с учетом интерференционных флуктуаций перекрестных компонент поляризационных мод на выходе световода.

Третий раздел посвящен рассмотрению волоконного интерферометра Ма-ха-Цендера с анизотропными волокнами. Рассматриваются способы расчета изменения амплитуды и искажения аргумента интерференционного сигнала, вызванные поляризационными рассогласованиями в схеме.

В четвертом разделе рассмотрен волоконный интерферометр с поляризационным разделением каналов, который имеет значительные преимущества по сравнению со схемой Маха-Цендера при построении дистанционных измерителей. Рассмотрены способы расчета изменения амплитуды и искажения аргумента интерференционного сигнала, вызванные поляризационными рассогласованиями в данной схеме интерферометра.

Пятый раздел посвящен способам измерения поляризационных параметров элементов волоконных интерферометрических схем. Особое внимание уделено интерференционному методу измерения коэффициента экстинкции анизотропного световода, который обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными способами таких измерений.

В шестом разделе рассматривается экспериментальная реализация волоконных интерферометрических измерителей с двулучепреломляющими световодами на основе схемы Маха-Цендера и схемы с поляризационным разделением каналов.

выводы волоконной катушки

Металлическая рама ела крепления элементов волоконный световод гндроакустнчес кнИ излучатель метайМШйрйе:!: \ (пол^рцтаи)

М<тылЦческйо штш. волоконная опорный цилиндр внутренний объем, катушка (полиуретан) заполненный объем опорный цилиндр (полиуретан)

Рисунок 6.5. Конструкции образцов гидроакустических преобразователей

10000

1 E-OZ

1.£-оэ 2 m С

1 1.E-04 с is

1.Ё.С5

1.E-0S

О 1 234 56789 10 11 кГц

Рисунок 6.6. Частотные зависимости чувствительности Ku(f) волоконных интерферометрических преобразователей акустических (верхние графики) и гидроакустических (нижний график) воздействий.

Сделаем краткие выводы из приведенных результатов

1) Преобразователи акустических сигналов

- В тех экспериментах, где можно сопоставить разные конструкции, лучшие результаты для «базовой» конструкции с опорным цилиндром из резины.

- Для микрофонов из резины присутствуют характерные резонансы. В основном связаны с колебательной системой корпуса и были примерно предсказаны изготовителем.

- Для преобразователя «П-ИПРК», Фактически для всех частот, на которых проводились измерения, чувствительность преобразователя П-ИПРК-№1 примерно в 2 раза выше, чем чувствительность преобразователя П-ИПРК-№2. Характеристические чувствительности образцов так же отличаются фактически в два раза. Этот результат подтверждает важное предположение, что волоконные плечи, намотанные на внутренней и внешней поверхности резинового опорного цилиндра, получают примерно равные противофазные приращения фазовых задержек при давлении на снования цилиндра.

Заключение

Краткое содержание основных результатов работы состоит в следующем:

1. Разработаны теоретические модели для анизотропного световода в схемах с высококогерентным источником излучения, адекватно учитывающие интерференционные эффекты при слабой связи мод на одной, двух, нескольких или множестве неоднородностей, позволяющие анализировать амплитудные и фазовые соотношения прямых и перекрестных компонент поляризационных мод на выходе волокна (параметры матрицы Джонса световода) и моделировать их флуктуации при изменении внешних условий. Для многочисленных случайных неоднородностей определены статистические свойства параметров матрицы Джонса световода. Получены выражения, позволяющие на основе информации о количестве, характере и величине возмущений сильнодвулучепреломлющего световода, оценить диапазон и характер флуктуаций амплитуды и фазы перекрестных компонент поляризационных мод на выходе волокна.

2. Разработаны теоретические модели сигнала волоконного интерферометра Маха-Цендера, учитывающие влияние поляризационных рассогласований в волоконных элементах схемы и их соединениях. Для случаев «однократных» рассогласований получены выражения описывающие снижение амплитуды и искажение аргумента интерференционного сигнала. Разработан способ анализа (на основе численных расчетов) влияния поляризационных рассогласований на параметры измерителей на основе данной интерферомет-рической схемы с ДЛП световодами.

3. Предложена схема волоконного интерферометра с поляризационным разделением каналов (ИПРК). Принцип построения схемы позволяет исключить влияние частотных флуктуаций лазерного источника за счет баланса разности хода интерферирующих лучей, но сохранить возможность дистанционной модуляции аргумента за счет модуляции разности фаз поляризационных мод в подводящем световоде.

4. Для схемы волоконного ИПРК получены теоретические модели сигнала, получены выражения и разработаны способы численного анализа позволяющие учесть влияние поляризационных рассогласований на параметры измерителей, созжанных на основе данной интерферометрической схемы.

5. Проведенный аналитический и численный анализ влияния поляризационных рассогласований в элементах схемы на выходной сигнал интерферометрического измерителя позволяет сделать вывод о реализуемости эффективных и надежных практических измерителей с волоконными интерферометрами на двулучепреломляющих световодах при доступных требованиях к точности поляризационного согласования элементов (угловые рассогласования в соединениях |а|<10°, экстинкция волоконных элементов г|>15 дБ).

6. Предложен, теоретически проанализирован и экспериментально апробирован интерференционный метод измерения поляризационных параметров сильно двулучепреломляющих волоконных световодов (прежде всего, коэффициента поляризационной экстинкции световода), который имеет ряд значительных преимуществ по сравнению с традиционными методами подобных измерений.

7. Схемы дистанционного волоконно-оптического интерферометра Маха-Цендера на основе ДЛП световодов и дистанционного волоконного ИПРК реализованы в виде действующих макетов датчиков, работающих в режиме регистрации акустических воздействий. Продемонстрированы хорошие характеристики и стабильная работоспособность устройств. Наилучшие параметры достигнуты в измерителе на основе ИПРК.

1. Волоконная оптика и приборостроение / М.М.Бутусов, С. J1. Галкин, С. П. Оробинский, Б. П. Пал. - Л.: Машиностроение, 1987. - 328 с.

2. Волоконно-оптические преобразователи в системах передачи данных / Н. Н. Евтихеев, Э. А. Засовин, Д. И. Мировицкий. Итоги науки и техники, серия Связь, том 8. Оптическая связь, Москва, ВИНИТИ, 1991.

3. Семенов А. Б. Волоконно-оптические подсистемы современных СКС/ Семенов А.Б. М.: Академия Ай Ти; ДМК Пресс, 2007. - 632 с.

4. Гуляев Ю. В. Модуляционные эффекты в волоконных световодах и их применение/ Ю. В. Гуляев, М. Я. Меш, В. В. Проклов. М.: Радио и связь, 1991.-152 с.

5. Маркузе Д. Оптические волноводы пер. с англ. / Д. Маркузе. М.: Мир, 1974.-576 с.

6. Унгер X. Г. Планарные и волоконные оптические волноводы / X. Г. Унгер : Пер. с англ. Мир, 1980. - 656 е.: ил.

7. Снайдер А. Теория оптических волноводов / А. Снайдер, Дж. Лав.: Пер. с англ. Радио и связь, 1987. - 656 е.: ил.

8. Основы волоконно-оптической связи пер. с англ. / под ред. Е. М. Дианова. -М.: Сов. Радиоб 1980.-232 с.

9. Листвин А. В. Оптические волокна для линий связи / А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков. М.: ЛЕСАРарт, 2003. - 288 с.

10. Листвин А. В. Рефлектометрия оптических волокон / А. В. Листвин, В. Н. Листвин. М.: ЛЕСАРарт, 2005. - 208 с.

11. Tsai К. General solutions for stress-induced polarization in optical fibers/ K. Tsai, K. Kim, and T. F. Morse// J. Lightw. Technol. Vol. 9, No.l, 1991, pp. 7-17,

12. Polarization holding in birefringent single-mode fibers / S. C. Rashleigh, W. K. Bums, R. P. Moeller, and R. Ulrich // Optics Lett. Vol. 7 , 1982, pp. 40-42.

13. Chin-Lin Chen. An Analysis of High Birefringence Fibers/ Chin-Lin Chen // Journal of Lightwave Technology. vol. Lt-5, No. 1, January 1987. -pp. 53-69.

14. Nods J. Polarization-Maintaining Fibers and Their Applications / Juishi Nods, Katsunari Okamoto, Yutaka Sasaki // Journal of Lightwave Technology. vol. Lt-4, No. 8, 1986.-pp. 1071-1089.

15. Tai H. Optical anisotropy induced by torsion and bending in an optical fiber/ H. Tai and R. Rogowski // Optical Fiber Technology. -No. 8, 2002. pp. 162169.

16. Rashleigh S. C. Origins and control of polarization effects in single-mode fibers / S. C. Rashleigh // J. Lighrwave Technology.-1983. No. LT-l.-pp.312-331.

17. Payne D. Development of Low- and High-Birefringence Optical Fibers / D. Payne, A. Barlow, J. Hansen / IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. Vol. MTT-30, No. 4, 1982. - pp. 323-334.

18. Rose A. Wavelength and temperature performance of polarization-transforming fiber / A. H. Rose, N. Feat, and S. M. Etzel // Applied Optics Vol. 42, No. 34, 2003.-pp. 6897-6904.

19. Marrone M. J. Low-Temperature Behaviour of High-Birefringence Fibres / M. J. Marrone, M. A. Davis// Electronics Letters.-1985, Vol.21 No. 16.-pp.703-704.

20. Eickhoff W. Temperature sensing by mode-mode interference in birefringent optical fibers / W. Eickhoff// Opt. Lett. 1981, vol. 6. - pp. 204-206.

21. Rashleig S. C. Polarization Holding in Elliptical-Core Birefringent Fibers / S. C. Rashleig, M. J. Marrone // IEEE Journal Of Quantum Electronics. Vol. QE-18, No. 10, 1982. - pp. 1515-1523.

22. Матвеев A. H. Оптика: Учеб. пособие для физ. Спец. Вузов. /

23. A. Н. Матвеев. -М.: Высш. шк., 1985., 351 с.

24. Борн М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф. М.: Наука, 1970. - 855 с.

25. Аззам Р. Эллипсометрия и поляризованный свет / Р. Аззам, Н. Башара. — М.: Мир, 1981.-584 с.

26. Ярив А. Оптические волны в кристаллах / А. Ярив, П. Юх. М.: Мир, 1987.-616 с.

27. Collett Е. Polarized light in fiber optics / Edward Collett, Polawave Group, New Jersey, USA, 2003. 540 p.

28. Bononi A. Is there life beyond the principal states of polarization? / Alberto Bononi and Armando Vannucci // Optical Fiber Technology. 2002, No 8. - pp. 257-294.

29. Practical Solutions to Polarization-Mode-Dispersion Emulation and Compensation // Lianshan Yan, X. Steve Yao, M. C. Hauer and A. E. Willner // Journal of Lightwave Technology. Vol. 24, No. 11, 2006. - pp. 3992 - 4005.

30. Sakai J. Degree of Polarization in Anisotropic Single-Mode Optical Fibers: Theory / Jun-Ichi, Susumu Machida, and Tatsuya Kimura // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. Vol. MTT-30, No. 4, 1982. - pp. 323334.

31. Малыкин Г. Б. Математическое моделирование случайной связи поляризационных мод в одномодовых волоконных световодах. I. Эволюция степени поляризации немонохроматического излучения при распространении в волоконных световодах / Г. Б. Малыкин,

32. B. И. Позднякова, И. А. Шерешевский //Оптика и спектроскопия. 1997-Том 83, №5. - стр. 843-852.

33. Кожевников Н. М. Деполяризация излучения в анизотропных одномодовых волоконных световодах / Н. М. Кожевников / Оптика и спектроскопия, том 64, вып. 3, 1988. с. 666 -670.

34. Yariv A. Coupled-mode theory for guided-wave optics / A. Yariv // IEEE J. Quantum Electron. No 9, 1973. pp. 919-33.

35. Monerie M. Polarization Mode Coupling in Long Single-Mode Fibres / M. Monerie, L. Jeunhomme // Optical and Quantum Electronics, 12, 1980. pp. 449-461.

36. Влияние случайных неоднородностей в волоконном световоде на сдвиг нуля в кольцевом интерферометре / С.М.Козел, В.Н.Листвин, С.В.Шаталин, Р.В.Юшкайтис // Оптика и спектроскопия. 1986-Том 61 №6-с. 1295-1299.

37. Kaminow I. P. Polarization in optical fibers /1. P. Kaminow // IEEE J. Quantum Electron., 1981, vol. QE-17, № 1. -pp.15-21.

38. Шерклиф У. Поляризованный свет пер. с англ./ У. Шерклиф / М.: Мир,1965.

39. Джеррард А. Введение в матричную оптику пер. с англ. / А. Джеррард, Дж. М. Бёрч, М.: Мир, 1987. 342 с.

40. Молчанов В. Я. Матричный метод вычисления собственных состояний поляризации анизотропных оптических резонаторов / В. Я. Молчанов, Г. В. Скроцкий // Квантовая электроника, 1971, № 4. с. 3-26.

41. Marrone М. J. Polarisation Holding in Long-length Polarising Fibres/ M. J. Marrone // Electronics Letters, 1985, Vol. 21, No. 6. pp. 244-245.

42. Internal rotation of the birefringence axes in polarization holding

43. Fibers / Marrone M. J., Villaruel C., Frigo N. I., and Dandridge. A. // Opr. Lett., 1987, 12.-pp. 60-62.

44. Brinkmeyer E. Ultimate limits of polarization holding in single-mode fibers / E. Brinkmeyer, W. Eickhoff// IEEE Electronics Lett., 1983, vol. 19, № 23. pp. 996-997.

45. Varnham M. P. Fundamental limits to the transmission of linearity polarized light by birefringent optical fibers / M. P. Varnham, D. N. Payne, E. J. Tarbox // IEEE Electronics Lett., 1984, vol. 32, № 1. pp. 55-56.

46. Sears F. M. Polarization-Maintenance Limits in Polarization-Maintaining Fibers and Measurements / Frederick M. Sears // Journal of Lightwave Technology, 1990, Vol. 8, No. 5. 684-690.

47. Vassallo C. Increase of the Minor Field Component in Stress-Induced Birefringent Fibers, due to Nonuniformity of Stress / Charles Vassallo // Journal of Lightwave Technology, Vol. LT-5, No. 1, 1987. pp. 24-28.

48. Polarization Maintaining Fibers электронный ресурс./ On-line Product catalog, свободный доступ из сети Интернет. URL: http//www.thorlabs.com

49. Polarization Maintaining Fiber электронный ресурс./ On-line Product catalog, свободный доступ из сети Интернет. URL: http//www.nufern.com

50. Polarization Maintaining Fibers электронный ресурс./ On-line Product catalog, свободный доступ из сети Интернет. URL: http//www.3M.com

51. Fujikura PANDA fiber products and Basics of PM fibers электронный ресурс./ Fiber Optic components Engineering Department Fujikura Ltd, свободный доступ из сети Интернет. URL: http//www.fujikura.co.uk

52. Monerie M. Polarisation-maintaining single-mode fibre cables: Influence of joints / M. Monerie // Appl. Opt., vol. 20, 1981. pp. 2400 2406.

53. Chiang K. S. Pressure-induced birefringence in a coated highly birefringent optical fiber / K. S. Chiang // IEEE J. Lightwave Technol., 1990, vol. 8, № 12. -pp. 1850- 1855.

54. Signal Propagation Over Polarization-Maintaining Fibers: Problem and Solutions / D. Penninckx, N. Beck, J. Gleyze, and L. Videau // Journal of Lightwave Technology, Vol. 24, No. 11, 2006. 4197^1207.

55. Monica K. Polarization-Induced Feedback Effects in Fiber Bragg Grating-Stabilized Diode Lasers / Monica K. Davis, and Alina Echavarria // Journal of Lightwave Technology, Vol. 22, No. 12, 2004. pp. 2816-2822.

56. Sezerman O. Accurate alignment preserves polarization / O. Sezerman, G. Best // Laser Focus World, 1997.

57. Polarization Measurements. OZ Optics Family of Polarization Maintaining Components, Sources, and Measurement Systems электронный ресурс./ OZ Optics Ltd, Application Note, 1999, свободный доступ из сети Интернет. — URL: http//www.ozoptics.com.

58. Calvani R. Polarization Measurements on Single-Mode Fibers / R. Calvani, R. Caponi, F. Cisternino // Journal of Lightwave Technology. Vol 7. No 8, 1989. -1187-1196.

59. Fusion Splicing of TigerTM Polarization Maintaining (PM) Optical Fiber электронный ресурс. / 3M Application Note, 2002, свободный доступ из сети Интернет. URL: http//www.3m.com/fiber.

60. Zheng W. Automated Fusion-Splicing of Polarization Maintaining Fibers / Wenxin Zheng // Journal of Lightwave Technology, Vol. 15, No. 1, 1997. -pp. 125-134.

61. Kazumasa Takada, Kazunori Chida, Juichi Noda // Appl. Opt. 1987. V. 26 (15). pp. 2979-2987.

62. Askins C. G. Technique for Controlling the Internal Rotation of Principal Axesin the Fabrication of Birefringent Fibers / C. G. Askins and M. J. Marrone // i Journal of Lightwave Technology, Vol. 6, No. 9, 1988. pp. 1402-1405.

63. Galtarossa A. Reflectometric measurements of PMD properties in long single-mode fibers / A. Galtarossa and L. Palmieri // Optical Fiber Technology, 9, 2003.-pp. 119-142.

64. Distributed Birefringence Measurement in Optical Fibers / V. Wuilpart, A. J. Rogers, Y. Defosse, P. Megret and M. Blondel // Proc. 27-th Eur. Conf. on Opt. Comm. 2001 (ECOC'Ol). pp. 342-343.

65. Measurement of the Spatial Distribution of Birefringence in Optical Fibers / Marc Wuilpart, Patrice Megret, Michel Blondel, Alan J. Rogers, and Yves Defosse // IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 13, No. 8, 2001. pp. 836 -838.

66. Kazumasa T. Precise method for angular alignment of birefringent fibers based on an interferometric technique with a broadband source / T. Kazumasa, C. Kazunori, J. I. Noda // Appl. Opt., 1987, vol. 26, № 1. pp. 2979-2987.

67. Carrara S. Elastooptic determination of birefringent axes in polarization-holding optical fiber / S. Carrara, B.Y. Kim, H.J. Shaw // OFS-3, 1985.

68. Rao Y. Recent progress in fibre optic low-coherence interferometry / Yun-Jiang Rao and David A Jackson // Meas. Sci. Technol. 7, 1996. pp. 981-999. Printed in the UK.

69. Vonderweid J. P. Interferometric measurements of chromatic and polarization mode dispersion in highly birefringent single-mode fibers / J. P. Vonderweid, L. Thuvandez, and J. P. Pellaux // Electron. Lett. vol. 23, 1987. pp. 151-152.

70. Vonderweid J. P. Birefringence measurements in fibers without polarizer / J. P. Vonderweid // J. Lightwave Technol. vol. 7, 1986. pp. 1207-1213.

71. Bock W. J. Measurements of polarization mode dispersion and modal birefringence in highly birefringent fibers by means of electronically scanned shearing type interferometry / W. J. Bock and W. Urbafczyk // Appl. Opt. 32, 1993.-pp. 5841-5848.

72. Craig R. M. Interlaboratory comparison of polarization crosstalk measurement methods in terminated highbirefringence optical fiber / R. M. Craig // IEEE, OFC '98 Technical Digest. pp. 180-181.

73. Polarization Extinction Ratio (PER) Measurement With PS2000 Optical Polarization analyzer электронный ресурс. / Optellios Inc., Application Note: 0002-AN-021 (v01.20), 2003, свободный доступ из сети Интернет. -URL: http//www.3m.com/fiber

74. Определение параметра сохранения состояния поляризации в анизотропных одномодовых волоконных световодах / А. Ю. Александров, А. Н. Залогин, С. М. Козел, В. Н. Листвин, Р. В. Юшкайтис // Радиотехника и электроника-1989, том 34 №7.- с. 1556-1558.

75. Малыкин Г. Б. Методы измерения случайной связи поляризационных мод в слабоанизотропных одномодовых волоконных световодах / Г.Б.Малыкин //Изв. Вузов. Радиофизика.-1994-Том 37 № 2 -с.265-268.

76. Fiberoptic Sensor Technology Handbook. Charnel M. Davis, Edward F. Carome, Martin H. Weik, Shaoul Ezekiel, Robert E. Einzig. Optical Technologies (OPTECH), 1986.

77. Kersey A. D. Applications of Fiber-optic Sensors / Alan D. Kersey and Anthony Dandridge // IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, Vol. 13. No. 1, 1990.-pp. 137-143.

78. Окоси Т. Волоконно-оптические датчики / Т. Окоси и др.: пер. с япон. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1990. - 256 е.: ил.

79. Оптоволоконные сенсоры: принципы и компоненты. Вып. 1: Пер. с англ./Под ред. Дж. Дейкин, Б. Калшо. М.: Мир, 1992 - 438 е., ил.

80. Kersey A. D. A Review of Recent Developments in Fiber Optic Sensor Technology / A. D. Kersey // Optical fiber technology, 1996, article No. 0036. — pp. 291-317.

81. Fiber Sensor Technology Today. Kazuo Hotate. Optical fiber technology 3, 356-402 (1997), article no. 0f970230, pp. 356-402.

82. Кульчин Ю. H. Распределенные волоконно-оптические измерительные системы / Ю. Н. Кульчин М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. - 272 с.

83. Fiber Optic Sensors / Edited by Francis T.S. Yu, Shizhuo Yin. Macel Dekker, Inc. New York Basel. 2002.

84. Optical Fiber Sensor Technology / Edited by К. Т. V. Grattan and В. T. Meggitt / Kluwer Academic Publisher/ Boston/ Dordrecht / London 2000. -385 p.

85. Udd E. Fiber Optic Sensors An Introduction for Engineers and Scientists / Edited by Eric Udd. John Wiley & Sons, 2006.

86. Dandridge A. Overview of Mach-Zehnder Sensor Technology and Applications / A. Dandridge and A. Kersey // Fiber Optic and Laser Sensors VI, Proc. SPIE Vol. 985, 1988. -pp.34-52.

87. Интерференционные волоконно-оптические датчики / С. П. Гиневский, О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, А. В. Медведев, В. М. Николаев // Труды научно-технической конференции «Инновационные и наукоемкие технологии для России».С.-Петербург,1995, т.9. -с.35.

88. Л. Б. Лиокумович. «Волоконно-оптические интерферометрические измерения». Часть 1. Волоконно-оптические интерферометры. СПб. Изд-во Политехи, ун-та, 2007. 110 с.

89. Световодные датчики / Б. А. Красюк, О.Г.Семенов, А. Г. Шереметьев, В. А. Шестериков. М.: Машиностроение, 1990. - 256 е.: ил.

90. Optical Gyros and their applications / edd. D. Loukianov, R. Rodloff, H. Sorg, B. Stieler / Canada, 1999.

91. Лиокумович Л. Б. Волоконно-оптические интерферометрические измерения. Часть 2. Волоконный интерферометрический чувствительный элемент / Л. Б. Лиокумович, СПб. Изд-во Политехи, ун-та, 2007. 68 с.

92. Fiber Optic Acoustic Transduction / J. A. Bucaro, N. Lagakos, J. H. Cole, T. G. Giallorenzi // Physical Acoustics, Principle and Methods, Vol. XVI, 1982.

93. A Fiber-Optic Interferometric Seismometer / D. L. Gardner, T. Hofler, S. R. Baker, S. L. Garret // Journal of Lightwave Technology, vol. LT-5, N0.7, July 1987, pp.953-959.

94. A High frequency Fiber Optic Hydrophone / A. B. Tveten, A. M. Yurek, Y. Y. Chao, A. Dandridge // 8th Optical Fiber Sensors Conference, Proc. SPIE Vol.1572, 1991. — pp.350-353.

95. Pechstedt R. D. Transducer mechanism of an optical fiber accelerometer based on a compliant cylinder design / R. D. Pechstedt, D. A. Jackson // 10th Optical Fiber Sensors Conference, Proc. SPIE Vol.2360, 1994. -pp.380-383.

96. Very High Responsivity Fiber Optic Hydrophones for Commercial Applications / C.C.Wang, A. Dandridge, A. B. Tveten, A.M. Yurek/ 10th Optical Fiber Sensors Conference, Proc. SPIE Vol.2360, 1994. -pp.360-363.

97. Fiber Optic Gradient Hydrophones / A. M. Yurek, B. A. Danver, A. B. Tveten, A. Dandridge // 10th Optical Fiber Sensors Conference, Proc. SPIE Vol. 2360, 1994.-pp. 364-367.

98. A High Sensitivity Fiber Optic Planar Ultrasonic Microphone / S. Knudsen, A.M. Yurek, A. B. Tveten, A. Dandridge // 10th Optical Fiber Sensors Conference, Proc. SPIE Vol. 2360, 1994. pp.396-399.

99. High Performance Fiber Optic Accelerometers / S. Vohra, B. Danver, A. Tveten, A. Dandridge // 11th Optical Fiber Sensors Conference, Proc. SPIE Vol.2719, 1996. pp.654-657.

100. Cheng L. Fieldtest of a fiber Optic Hydrophone / L. Cheng, D. de Bruijn // 11th Optical Fiber Sensors Conference, Proc. SPIE Vol. 2719, 1996. pp.184187.

101. Fiber-Optic Accelerometer / Y. Shindo, N. Tsuchida, K. Dobashi, H. Kamata // 12th Optical Fiber Sensors Conference, 1997. pp.202-205.

102. Fiber Optic Interferometric Displacement Sensor for Vibration Measurements / G. Nau, B. Danver, A. Tveten, S. Vohra // 12th Optical Fiber Sensors Conference, 1997. -pp.582-585.

103. Лиокумович Л. Б. Волоконные интерферометры для систем охраны / Л. Б. Лиокумович, С. И. Марков, В. М. Николаев // III всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы защиты и безопасности», Санкт-Петербург, 2000. стр.14.

104. Jackson D. A. Pseudo-heterodyne detection scheme for optical interferometers / Jackson D. A., Kersey A.D., Corke M. // Electronic Letters, 1982, 18.-p. 1081.

105. Griffin B. Interferometric Fiber Optic Sensor Interrogation System Using Digital Signal Processing and Synthetic-Heterodyne Detection /В. Griffin

106. M. J. Connelly // 11th Optical Fiber Sensors Conference, 1999. pp. 619-622.

107. Connelly M.J. Digital synthetic-heterodyne interferometric demodulation / M. J. Connelly // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, №4 2002. pp. S400-S405.

108. Медведев А. В. Волоконно-оптические интерферометрические датчики физических величин: дис. . канд. ф.-м. наук: 01.04.03 / А.В.Медведев, С.-Петербург, СПбГПУ, 1997. с. 207.

109. Прибор для регистрации фазовых сдвигов / С. П. Гиневский, О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, А. В. Медведев, В. М. Николаев // Труды научнотехнической конференции «Инновационные и наукоемкие технологии для России». С.-Петербург, 1995,т.9. с.37.

110. Дистанционный волоконно-оптический датчик / С. П. Гиневский, О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, А. В. Медведев, В. М. Николаев // Письма в ЖТФ, 1995,т.21,№12. с.62-66.

111. Удаленные волоконно-оптические интерферометрические датчики для неразрушающих измерений / Котов О.И., Лиокумович Л.Б., Николаев В.М., Петрунькин В.Ю., Буабид Зехрауи // SPIE, Proc. Int.Workshop NDTCS-97, 1997, № 3345. -р.33-36

112. Fiber optic sensor for the remote measurement of movement parameters of mechanical objects // O. Kotov, L. Liokumovich, S. Markov, A. Medvedev, V. Nikolaev // Int. workshop NDTCS-2000, St.-Petersburg, Russia. Proc. of SPIE, vol. 4348. pp.57-58.

113. Liokumovich L. Remote laser interferometer with pseudo-heterodyne signal processing / L. Liokumovich, S. Markov // Int. Conference on Lasers for Measurements and Information Transfer, 2000, St.-Petersburg, Russia. SPIE, vol. 4316. pp.56-59.

114. Лиокумович Л.Б. Дистанционный волоконно-оптический интерферометр Маха-Цендера / Л. Б. Лиокумович, С. И. Марков // VII региональная конференция по распространению радиоволн, С.-Петербург, 2001. — стр.42.

115. Coherent optical-fibre sensors with modulated laser sources / I. P. Giles, D. Uttam, B. Culshaw, D. Davies // Electronic Letters, Vol. 19, No. 1, 1983.

116. Acoustic Fiber Sensor Arrays / M. J. F. Digonnet, B. J. Vakoca, C. W. Hodgson, G. S. Kino Edward L. // Second European Workshop on Optical Fibre Sensors. Proceedings of SPIE Vol. 5502, 2004. - pp. 39-50.

117. Sheem S. K. Polarization effects on single-mode optical fiber sensors / S. K. Sheem, T. G. Giallorenzi // Appl. Phys. Lett., vol. 35, 1979. pp. 914-917.

118. Kersey A. D. Probability Analysis of Polarization Induced Fading Phenomena in Interferometric Fiber Sensors / A. D. Kersey, M. J. Marrone, M. A. Davis // Int. Conf. OFS-7, 1990. pp. 333-336.

119. Kersey A. D. Statistical Modelling of Polarisation Induced Fading in Interferometric Fibre Sensors / A. D. Kersey, M. J. Marrone, M. A. Davis // Electronics Letters 14th march 1991 vol. 27 No. 6. pp. 481-483.

120. DandridgeA. Experimental Investigation of Polarisation-Induced Fading in Interferometric Fibre Sensor Arrays / A. D. Kersey, M. I. Marrone, A. Dandridge//Electronics letters 28th march 1991 vol. 27, No 7-pp. 562-563.

121. Sheem S. K. Optical techniques to solve the signal fading problem in fiber interferometers /, S. K. Sheem, T. G. Giallorenzi, K. Koo // Applied Optics, Feb. 1982, vol. 21, № 4. pp. 689-693.

122. Kersey A. D. Polarisation-Insensitive fibre Optic Michelson Interferometer / A. D. Kersey, M. J. Marrone, M. A. Davis // Electronics Letters 14th March 1991 Vol. 27 No. 6. pp. 518-520.

123. Marrone M. J. Visibility Limits in Fibre-Optic Michelson Interferometer with Birefringence Compensation / M. J. Marrone, A. D. Kersey // Electronics letters 1991 Vol. 27 No. 16, 1422-1424.

124. Kirkendall С. K. Polarization Induced Phase Noise in Fiber Optic Interferometers with Polarizer Based Polarization Diversity Receivers / С. K. Kirkendall and A. Dandridge // Int. Conf. OFS-2002. pp. 375-378.

125. Kersey A. Polarization diversity detection for fiber interferometers using active feedback control of output polarization-mode selection / A. Kersey, M. Marrone and A. Dandridge // Opt. Lett. 15, 1990. pp. 1315-7.

126. Kersey A. D. Input-Polarisation Scanning Polarisation-Induced Signal Fading Technique for Overcoming in Interferometric Fibre Sensors / A. D. Kersey, M. J. Marrone // Electronics letters, 1988 vol. 24 No. 15. pp. 931-933.

127. Input-Polarisation Scanning Polarisation-Induced Signal Fading Technique for Overcoming in Interferometric Fibre Sensors / A. D. Kersey, M. J. Marrone // Electronics letters, 1988 vol. 24 No. 15. pp. 931-933.

128. Малыкин Г. Б. Влияние точности настройки элементов волоконного кольцевого интерферометра на сдвиг его нуля / Г. Б. Малыкин // Радиофизика.-1991.-Том 34 №7.

129. Малыкин Г. Б. Сдвиг нуля в волоконном кольцевом интерферометре с произвольным двулучепреломлением / Г. Б. Малыкин // Оптика и спектроскопия.-Декабрь 1997.-Том 83 №6.-С.1013-1015.

130. Малыкин Г. Б. Математическое моделирование случайной связи поляризационных мод в одномодовых волоконных световодах. Дрейф нуля в волоконном кольцевом интерферометре с контуром из световода с сильным линейным двулучепреломлением / Г. Б. Малыкин,

131. B. И. Позднякова // Оптика и спектроскопия.-Октябрь 2003.-Том 95 №4.1. C.646-655.

132. Григорьев В. А. Измерительные преобразователи поляриметрического типа / В. А. Григорьев. СПб: Издательство С.-Петербургского университета, 1999. - 200 с.

133. Хлыбов А. В. Волоконно-оптические поляриметрические датчики физических величин: дис. . канд. ф.-м. наук: 01.04.03 / А. В. Хлыбов, С.Петербург, СПбГПУ, 2004. с. 200.

134. Модуляция разности фаз поляризационных мод в одномодовых волоконных световодах / Котов О. И., Лиокумович JI. Б., Марков С. И., Медведев А. В., Хлыбов А. В. // ЖТФ, 2004, т.74, вып. 1, с.72-76

135. Kersey A. D. Effect of Parasitic Birefringence Modulation In Interferometric Fiber Sensor Transducers / A. D. Kersey, К. H. Wanser* and M. A. Davis // OFS-8, 1992.-pp. 292-295.

136. Chen C. Polarization Characteristics of Single-Mode Fiber Couplers / Chin-Lin Chen, W. K. Burns // IEEE J. of Quantum Electronics, Vol. QE-18, No. 10, 1982.-pp. 1589-1600.

137. Ye A. L. New fabrication technique for high performance polarisation maintaining optical fibre couplers / A. L. Ye, G.D. Peng and P.L. Chu // Electronics Letters 1994 Vol. 30 No. 23. pp. 1971-1972.

138. Morishita K. Polarization Properties of Fused Fiber Couplers and Polarizing Beamsplitters / K. Morishita, K. Takashina // Journal of Lightwave Technology, Vol 9, No 11, 1991.-pp. 1503-1507.

139. Гудмен Дж. Статистическая оптика пер. с англ. / Дж. Гудмен. М.: Мир, 1988.-220 стр.

140. Ахманов С. А. Введение в статистическую радиофизику и оптику / С. А. Ахманов, Ю. Е. Дьяков, А. С. Чиркин. -М.: Наука, 1981. 205 стр.

141. Бронштейн И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит. 1986.-544 с.

142. Застрогин Ю. Ф. Контроль параметров движения с исползованием лазеров / Ю. Ф. Застрогин. М.: Машиностроение, 1981. - 176 с.

143. Дистанционный интерферометрический датчик с поляризационным разделением каналов / Котов О. И., Лиокумович Л. Б., Марков С. И., Медведев А.В., Николаев В.М. // Письма в ЖТФ, 2000, т.26, вып.10.-с.28 -34.

144. Модуляция и отклонение оптического излучения /Г. П. Катыс Н. В. Кравцов и др. / М.: Наука, 1967. -176 с.

145. Котов О.И. Контроль поляризационных характеристик двулучепреломляющих световодов в когерентных оптических системах / О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович, С. И. Марков // Межд. Конф. «Лазеры. Измерения. Информация», С.-Петербург, 2004. с. 30 - 31.

146. Interference measuring method for polarization parameters for birefringent fibers / О. I. Kotov, L. B. Liokumovich, S. I. Markov, A. V. Medvedev,

147. A. E. Nefedov // Int. Conference on Lasers for Measurements and Information Transfer, 2005, St.-Petersburg, Russia. Proc. of SPIE, Vol.6251.- pp.100-1-100-10.

148. Котов О.И. Интерференционный метод измерения коэффициента экстинкции двулучепреломляющих волоконных световодов / О. И. Котов Л. Б. Лиокумович, А. В. Медведев // Журнал технической физики, 2007, том 77, вып. 9. с. 102-107.

149. Котов О.И. Применение интерференции радиосигналов в волоконно-оптических измерительных устройствах / О. И. Котов, Л. Б. Лиокумович,

150. B. М. Николаев, В. Ю. Петрунькин, Сулейман А. Газали // Письма в ЖТФ, 1995, т.21, №18. с.48-51.