Поляризационные явления в волоконных световодах

Мильков, Юрий Александрович

Поляризационные явления в волоконных световодах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Мильков, Юрий Александрович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Хабаровск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Поляризационные явления в волоконных световодах»

Автореферат диссертации на тему "Поляризационные явления в волоконных световодах"

На правах рукописи

МИЛЬКОВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ

Специальность 01.04.05 - Оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Хабаровск-2004

Работа выполнена в Дальневосточном государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Евгений Зиновьевич Савин

Консультант:

канд. физ.-мат. наук Альберт Ильич Ливашвили

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Владимир Иванович Доронин

канд. физ.-мат. наук Сергей Федорович Воропаев

Ведущая организация: Комсомольский-на-Амуре

государственный технический университет

Защита состоится 10 декабря 2004 г. в 1600 часов на заседании диссертационного совета ДМ 218.003.01 при Дальневосточном государственном университете путей сообщения по адресу: 680021, г. Хабаровск, ул. Серы-шева, 47, ауд. 230.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Дальневосточного государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан «10» ноября 2004 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета, доцент, к.т.н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Расширение элементной базы устройств передачи и обработки оптической информации является одним из актуальных условий повышения пропускной способности волоконно-оптических линий связи, совершенствования выпускаемых и разработки новых волоконно-оптических датчиков и приборов на их основе. Широкое применение в этих устройствах нашли волоконные световоды (ВС) как в качестве направляющих излучения, так и в качестве чувствительного элемента.

Волоконные световоды из-за нециркулярности сердечника, наличия в них микро- и макроизгибов, других неоднородностей являются анизотропными средами, в которых проявляются различные поляризационные явления. Знание условий возникновения, природы этих явлений позволяет бороться с нежелательным их проявлением, или наоборот использовать их полезные свойства.

Поляризационные явления в волоконно-оптических линиях связи, еще недавно считавшиеся незначительными, стали играть роль основного фактора, сдерживающего дальнейшее увеличение скорости и дальности передачи информации. В качестве способа прокладки волоконно-оптических линий связи все чаще выбирается подвеска оптического кабеля на опорах контактной сети железных дорог, высоковольтных линий электропередачи. В этом случае волоконные световоды оказываются в поле действия сильных магнитных полей. В оптических компонентах поле может создаваться искусственно для управления поляризацией излучения, распространяющегося по волокну.

В этой связи исследования поляризационных явлений в ВС являются актуальными.

Цель работы - исследование закономерностей и особенностей поляризационных явлений в стандартных волоконных световодах при воздействии на них постоянного магнитного поля и изменении температуры.

Задачи работы

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи.

1. Разработан метод исследований поляризационных явлений в волоконных световодах со случайными неоднородностями при воздействии внешнего магнитного поля и изменении температуры.

2. Исследованы поляризационные явления в волоконных световодах при воздействии внешнего магнитного поля и изменении температуры.

3. Выявлены закономерности эволюции состояния поляризации излучения на выходе ВС при воздействии внешнего магнитного поля.

4. Исследована способность волоконного световода под действием магнитного поля и температуры дискретно поворачивать плоскость поляризации оптического излучения.

Методы исследования

Для достижения поставленной цели использованы теоретические, экспериментальные, эллипсометрические методы исследования; статистические методы обработки результатов измерений.

Научная новизна работы

Научная новизна работы состоит в том, что в ходе экспериментальных и теоретических исследований получены следующие результаты.

1. Разработан метод исследований поляризационных явлений в волоконных световодах при воздействии постоянного магнитного поля, который отличается от других введением дополнительных элементов в тракт распространения оптического излучения - скремблера и преобразователя поляризации, позволяющих обеспечить стабильность результатов исследований и влиять на двулучепрелом-ление в ВС.

2. Впервые установлено, что угол поворота плоскости поляризации оптического излучения на выходе волоконного световода при воздействии постоянного магнитного поля зависит от начальных условий: эллиптичности оптического излучения на выходе ВС до воздействия магнитного поля.

3. На примере линейно-поляризованного излучения показано, что угол поворота плоскости поляризации оптического излучения на выходе волоконного световода подчиняется формуле Фарадея при условии, если волоконный световод обеспечивает сохранение состояния поляризации.

4. Впервые выявлена зависимость между эллиптичностью, направлением вращения плоскости эллиптически поляризованного излучения на выходе волоконного световода и магнитным полем, действующим на ВС.

Если до воздействия магнитного поля на выходе ВС имеет место левостороннее вращение плоскости эллиптически поляризованного излучения, то с ростом напряженности магнитного поля эллиптичность излучения убывает, стремясь к нулю, т.е. к установлению состояния линейной поляризации. Это происходит тем быстрее, чем больше значение эллиптичности до воздействия магнитного поля.

В случае первоначального правостороннего вращения эллипса поляризации, эллиптичность излучения сначала возрастает, затем убывает, стремясь к нулю. Это явление сопровождается изменением направления вращения плоскости поляризации на левостороннее.

5. Впервые обнаружена возможность управления магнитным полем и изменением температуры дискретным поворотом плоскости поляризации оптического излучения на выходе ВС. В ходе экспериментов угол поворота плоскости поляризации достигал ПО градусов при изменении напряженности магнитного поля на 80 А/м, температуры на 10 °С.

6. Впервые установлено, что при изменении температуры волоконного световода, на вход которого подано линейно поляризованное излучение, траектории изменения угла поворота плоскости поляризации излучения на выходе ВС при нагревании и остывании различны. Первоначальное состояние поляризации не восстанавливается.

7. Получена и исследована система уравнений, позволившая построить математическую модель, соответствующую условиям эксперимента, для исследования эволюции состояния поляризации излучения на выходе ВС при наличии внешнего магнитного поля и изменении температуры.

Практическая ценность работы

Все полученные в диссертационной работе результаты могут служить основой для создания магнитооптических датчиков, новых компонентов и устройств для волоконно-оптических линий связи.

Связь с государственными программами и НИР

Диссертационная работа автора связана с научно-исследовательской госбюджетной темой Министерства путей сообщения РФ «Влияние внешних магнитных полей тяговых сетей железных дорог на поляризационное состояние модулированных сигналов в оптических кабелях», выполненной на кафедре «Высшая математика» Дальневосточного государственного университета путей сообщения.

Апробация работы

Результаты, представленные в диссертационной работе, докладывались на следующих конференциях:

1. Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока. Хабаровск-Владивосток, 18-21 октября 2001 г.;

2. Третьей региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование». Благовещенск, 27-29 мая 2002 г.;

3. Международном симпозиуме (вторых Самсоновских чтениях) «Принципы и процессы создания неорганических материалов. Хабаровск, 4-6 ноября 2002 г.;

4. Научно-практической конференции, посвященной завершению электрификации Транссибирской магистрали «Электрификация железнодорожного транспорта - техника и технологии нового поколения». Хабаровск, 24 декабря 2002 г.;

5. Третьей международной конференции молодых ученых и специалистов «0птика-2003». Санкт-Петербург, 20-23 октября 2003 г.;

6. Всероссийской, с международным участием, научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки «Информационные технологии в системах управления на железнодорожном транспорте». Хабаровск, 25-26 марта 2004 г.;

7. Третьей международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики». Санкт-Петербург, 18-21 октября 2004 г.

Публикации и вклад автора

По результатам работы лично автором и в соавторстве опубликовано 15 научных работ. Большая часть работ и все эксперименты проведены автором самостоятельно.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 137 наименований. Общий объем работы составляет 95 страниц, включая 27 рисунков.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Если на вход стандартного волоконного световода со случайными неодно-родностями подать линейно поляризованное излучение и воздействовать на него аксиальным постоянным магнитным полем, то на выходе волоконного световода:

1.1. Угол поворота плоскости поляризации <р подчиняется формуле магнитооптического эффекта Фарадея <р = УШсо&у, (где V- постоянная Верде, Я- напряженность магнитного поля, I- длина волоконного световода в магнитном поле, /-угол между направлением магнитного поля и оптическим излучением), если волоконный световод сохраняет состояние поляризации;

1.2. Угол поворота плоскости поляризации зависит от величины начальной эллиптичности ¡Зн поляризованного излучения на выходе ВС, определенной до воздействия магнитного поля, т.е.

9 = /(/?«), при Н,е,У,у=сот;

1.3. С увеличением магнитного поля форма эллипса поляризации изменяется. При левостороннем вращении плоскости поляризации эллиптичность Р уменьшается, причем тем быстрее, чем больше ее начальное значение, определенное до воздействия на ВС магнитного поля. При правостороннем вращении плоскости поляризации эллиптичность сначала увеличивается, достигая в пределе 1, соответствующей круговой поляризации, затем уменьшается. При этом происходит изменение направления вращения плоскости поляризации на левостороннее.

2. При изменении напряженности аксиального постоянного магнитного поля, воздействующего на стандартный волоконный световод с неоднородностями, или температуры ВС, на вход которого поступает линейно поляризованное излучение, возникает явление дискретного поворота плоскости поляризации в момент смены направления вращения плоскости поляризации с правостороннего на левостороннее. Максимальное изменение угла поворота достигается, если в момент смены направления вращения величина

3. Эллиптичность поляризованного излучения и величина азимута эллипса поляризации имеет осцилляционный характер вдоль волоконного световода при наличии внешнего магнитного поля.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертации обоснованы актуальность и ее научная и практическая значимость, определена цель, сформулированы защищаемые положения, кратко изложено содержание работы.

В первой главе проведен анализ литературных данных по поляризационным эффектам и магнитооптическим явлениям в волоконной оптике, созданию оптических компонентов для волоконно-оптических линий связи, датчиков и приборов поляризационного типа.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям поляризационных явлений в волоконных световодах.

За основу математической модели исследуемых явлений была взята система уравнений, описывающих связанные линейно поляризованные моды:

Еу + туЕу =-££;„

где Ег, Еу- амплитуды мод, обладающие различными фазовыми скоростями с1п* и с!пу ; х и у- локальные поперечные оптические оси волоконного световода; символ «'» означает производную по безразмерной переменной £ = к0г; д-параметр связи, являющийся фактором гиротропии, учитывающий влияние внешнего продольного магнитного поля.

Были получены решения, удовлетворяющие граничным условиям эксперимента. Их анализ позволил получить следующие результаты:

1. Наличие внешнего магнитного поля приводит к распространению в волоконном световоде двух ортогональных эллиптически поляризованных волн;

2. Найдены явные выражения для определения значений эллиптичности поляризованного излучения и азимутов осей эллипса поляризации на выходе волоконного световода;

3. Показано, что периоды пространственных биений собственных мод в отсутствии магнитного поля и при его наличии не совпадают вдоль ВС;

4. Используя явный вид спектральной зависимости полученной в рамках осцилляторной модели, построены графики спектральных зависимостей эллиптичности поляризованного излучения и азимутов осей эллипса поляризации на выходе ВС.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований магнитооптических свойств стандартных ВС в условиях воздействия на них постоянного магнитного поля.

В разделе 3.1 рассмотрен метод экспериментальных исследований.

Структурная схема экспериментальной установки приведена на рис.1. Она позволяет исследовать поляризационные свойства волоконных световодов при воздействии на него магнитного поля. Оптическое излучение от лазера 1 с длиной волны 0,6328 мкм через неподвижный поляризатор 2, фокусирующую

линзу 3 вводится в стандартный одномодовый волоконный световод 4 со ступенчатым профилем показателя преломления. Таким образом, на входе ВС излучение - линейно-поляризованное, а волоконный световод на данной длине волны работает в маломодовом режиме.

На начальной части волоконного световода выполнен скремблер 5 в виде десяти витков волокна, намотанного на стержень диаметром 4 мм. Механизм действия скремблера заключается в том, что благодаря внесению в него регулярных неоднородностей, на них возникают связи между отдельными модами. Эти связи приводят к частичному переходу энергии от одних мод к другим, а также к появлению мод, которые не могут распространяться в данном волокне и поэтому излучаются в окружающее пространство. В то же время часть энергии высших мод переходит в энергию низших, увеличивая их мощность. В результате такого преобразования мод, т. е. частичного перехода энергии из одних мод в другие, диаграмма излучения нормализуется и возникает установившееся поле излучения.

2 3 С+с&Р 8 9

•о©

" 13 14

Рис. 1 Структурная схема экспериментальной установки. 1 - Не-№ лазер, 60 мВт; 2 - поляризатор; 3 - фокусирующая линза; 4 - волоконный световод; 5 - скремблер; 6 - преобразователь поляризации; 7 - соленоид; 8 - фокусирующая линза; 9 - анализатор; 10 - фотоэлектронный умножитель; 11 - вольтметр; 12 - источник постоянного тока; 13 - реостат; 14 - амперметр.

Волоконный световод пропускается через отверстие в середине соленоиде 7, магнитное поле в котором создается источником постоянного тока 12, регулируется реостатом 13. Электрический ток соленоида контролируется амперметром 14. Волокно несколько раз пропускается через соленоид для усиления степени воздействия магнитного поля на оптическое излучение. Общая длина волоконного световода, находящегося в поле соленоида составляет 4 м.

Оптическое излучение, выходящее из волоконного световода, фокусируется линзой 8 на анализатор 9 со шкалой, проградуированной в градусах, и далее на фотоэлектронный умножитель 10. Напряжение на выходе ФЭУ регистрировалось вольтметром 11.

В процессе эксперимента при различных величинах и направлениях тока, протекающего через соленоид, фиксировались максимальное и минимальное напряжения на выходе ФЭУ, что соответствовало большой и малой осям эл-

липса поляризованного излучения, а также углы поворота плоскости поляризации излучения на выходе ВС.

Форма эллипса поляризации оценивалась через эллиптичность, как

Р= Цмин

Эллиптичность при отсутствии магнитного поля названа начальной и обозначена поскольку определяет начальные условия эксперимента: геометрию волоконного световода. Один эксперимент от другого отличался величиной. Изменение эллиптичности обеспечивалось механическим преобразователем поляризации б путем управления изгибами в ВС. Затухание излучения в ВС не учитывалось.

Использована следующая система отсчета угла поворота плоскости поляризации.

1. Выбрана собственная система координат, в которой ось X совпадает с большой осью эллипса поляризации.

2. Если наблюдатель смотрит по направлению излучения, поворот анализатора против часовой стрелки означает левостороннюю положительную поляризацию (угол поворота плоскости поляризации возрастает), вправо - правосторонняя отрицательная поляризацию (угол поворота убывает).

Погрешность измерения угла поворота плоскости поляризации экспериментальной установки составляет ±2 градуса и определяется погрешностью шкалы анализатора и используемых поляроидов.

В разделе 3.2 исследовано влияние постоянного магнитного поля на поляризационные свойства стандартного волоконного световода со случайными неодно-родностями, которое оценивалось по углу поворота плоскости поляризации оптического излучения на выходе ВС при изменении величины и направления воздействующего на него постоянного магнитного поля.

В эксперименте на вход волоконного световода подавалось линейно поляризованное излучение. В отсутствии магнитного поля при помощи преобразователя поляризации устанавливалось требуемое значение начальной эллиптичности

излучения на выходе ВС при заданном направлении тока в соленоиде. Затем при изменении тока в соленоиде измерялись значения напряжений поляризационных составляющих 1/ШкГ и 1)ти и углы их поворота.

В процессе проведения экспериментов получены следующие результаты.

1. Наблюдалось право- и левостороннее вращение плоскости поляризации излучения как при совпадении направления вектора магнитного поля с направлением излучения, так и при их встречном направлении.

2. Изменение угла поворота плоскости поляризации излучения носило симметричным и несимметричный, линейный и нелинейный характер при изменении тока в соленоиде на одну и ту же величину, но при разных направлениях тока

3. Установлено, что изменение значений эллиптичности ¡3 излучения на выходе ВС может носить как линейный, так и нелинейный, как убывающий, так и

возрастающий характер. Уменьшение величины эллиптичности сопровождалось левосторонним вращением плоскости поляризации, увеличение - правостороннему. Направление изменения значений эллиптичности может меняться. Графики эволюции эллиптичности /3 излучения на выходе волоконного световода при изменении тока в соленоиде для экспериментальных данных, отличающихся значениями начальной эллиптичности /}н, приведена на рис. 2. Как видно из графиков эволюция степени эллиптичности существенно зависит от начальной эллиптичности.

4. По результатам экспериментов построены графики зависимостей угла поворота плоскости поляризации от тока в соленоиде при разных значениях начальной эллиптичности. Данные зависимости приведены на рис. 3 для обратного тока в соленоиде (что соответствует направлению магнитного поля противоположному направлению излучения).

Из графиков видно, что угол поворота плоскости поляризации излучения увеличивается с ростом тока в соленоиде (напряженности магнитного поля), что объ-

меняется эффектом Фарадея. Но величина угла поворота также зависит от значения начальной эллиптичности излучения, т.е <р = /(/?«) при Н=const. Чем меньше эллиптичность /Зн, тем на больший угол поворачивается плоскость поляризации при изменении тока на равную величину.

Приведенные выше наблюдения можно объяснить следующим образом.

Распространение излучения в волоконных световодах со ступенчатым профилем показателя преломления основано на явлении отражения падающей волны от раздела двух сред: сердцевины и оболочки. Электромагнитное колебание, распространяющееся по волоконному световоду можно разложить на две составляющие (моды), имеющие одинаковую частоту, но одна из которых поляризована в плоскости параллельной плоскости раздела двух сред, другая - перпендикулярной. При внутреннем отражении происходит изменение разности фаз двух мод. Наличие разности фаз приводит к изменению поляризации излучения - линейно поляризованная волна становится эллиптически поляризованной. Значение разности фаз будет определять степень эллиптичности излучения.

Магнитное поле вносит дополнительную разность фаз между колебаниями двух мод. Это приводит к повороту плоскости поляризации излучения (эффект Фарадея).

В результате нарушения симметрии относительно оси ВС за счет его изгиба, кручения и других деформаций условия распространения ортогонально поляризованных мод становится различным: меняется разность фаз, затухание мод становится различным, вследствие изменения показателей преломления в направлении распространения мод и условий их отражения от границы сердцевина-оболочка.

Поскольку деформации ВС носят нерегулярный характер (например, непостоянный радиус изгиба ВС), то изменение суммарной разности фаз в общем случае носит нелинейный характер.

Таким образом, знак разности фаз определяет направление вращения плоскости поляризации, разность фаз - эллиптичности излучения, характер изгиба ВС -линейность изменения разности фаз с изменением магнитного поля, а, значит, линейность изменения угла поворота плоскости поляризации.

5. Формула магнитооптического эффекта Фарадея для продольного магнитного поля <р = VHl cos у справедлива д ня изотропных сред. Для определения условий ее применимости для волоконных световодов было проведено сравнение результатов эксперимента с расчетными значениями, вычисленными по формуле Фара-дея.

Сначала были получены зависимости Ф = /(Рн), построенные путем обработки экспериментальных данных <р, 1/шн, UMAKC для различных значений токов в соленоиде и последующей аппроксимации результатов обработки полиномами второго порядка:

при токе равном 4А: tp = 17£J +39,8/7+0,2, (1)

при токе равном 8 А: = +74,ЗуЗ+0,64, (2)

при токе равном 12 А: <р = —74/?2 +109,8/?+1, (3)

при токе равном 16 А: ^--MXß1 +145,3/?+U, (4)

при токе равном 20 A: ç> = -136j0J + 153^ + 2. (5)

Выбор аппроксимирующих функций проводился при помощи программных средств Microsoft Excel по максимуму степени соответствия выбранных функций экспериментальным данным. Полученные зависимости приведены на рис. 4 и могут быть использованы в качестве номограмм. Величины рассчитанных по формулам ( 1 )-(5) углов для значения fit=1 в виде графика 2 показаны на рис. 5.

Для расчета по формуле Фарадея были приняты следующие исходные данные: постоянная Верде для плавленого кварца на длине волны 0,63 мкм -V=0,0133x10"* угл. мин/(Тлхм) [1] или в системе СИ - V=0,000172418 град/(А/мхм); значение напряженности магнитного поля в 160 А/м, рассчитанное по параметрам соленоида, соответствовало току в соленоиде, равном 1А; cos у=1, так как ВС располагался вдоль вектора магнитного поля; длина ВС в магнитном поле I =4м. Рассчитанные значения угла поворота плоскости поляризации (р представлены в виде графика 1 на рис. 5.

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Рис. 4 Зависимость угла поворота плоскости поляризации р излучения на выходе ВС от начальной эллиптичности ¡Зн при токе соленоида: 1 - 4А; 2 - 8А; 3 - 12А; 4 - 16А; 5-20А

9. град, 4

1 ■ \ 2

г •> 1 с м

Ток, А

Рис. 5 Значения угла поворота плоскости поляризации излучения на выходе ВС, вычисленные при рн=0: 1 - по формуле Фарадея; 2 - по аппроксимирующим функциям; • -экспериментальные данные

Точками на том же графике показаны результаты эксперимента для fin = 0,01. Вертикальные линии указывают диапазон ±2 градуса допустимой абсолютной погрешности измерений угла поворота плоскости поляризации экспериментальной установкой.

Сравнение графиков 1 и 2 и экспериментальных данных позволяют сделать вывод, что полученные значения углов имеют один порядок, погрешность находится в пределах погрешности измерений. Экспериментальные данные дая /?н 0,12 и расчеты, выполненные по формулам (1)-(5)ддя /Зн 0.015, свидетельствуют о существенном отличии полученных углов поворота плоскости поляризации, превышающих допустимую погрешность измерений, от вычисленных по формуле Фарадея.

Таким образом, можно утверждать, что формула Фарадея <р - VHt cos у действительна при условии, если начальная эллиптичность = 0 , т.е. до включения магнитного поля на входе и выходе ВС излучение имеет линейную поляризацию. Это можно объяснить тем, что собственное двулучепреломление ВС, определяемое случайными факторами, уравновешено двулучепреломлением, вносимым преобразователем поляризации. Таким образом, фазовые скорости поляризационных составляющих на выходе ВС выравниваются. Волоконный световод приобретает свойства ВС с сохранением поляризации. Поворот плоскости поляризации определяется только фарадеевским вращением.

В разделе 3.3 рассмотрено, обнаруженное в ходе выполнения экспериментов, явление дискретного (скачкообразного) изменения угла поворота плоскости поляризации. На рис. 6 и 7 в зависимости от тока в соленоиде показаны графики изменения соответственно угла поворота плоскости поляризации и амплитуд полуосей эллипса поляризации излучения на выходе ВС для одного из экспериментов. Кривая изменения эллиптичности для данного случая показана в виде графика 4 на рис. 2.

Условием появления дискретного поворота плоскости поляризации является изменение направления вращения плоскости поляризации с правостороннего на левостороннее. Это сопровождается сменой направления изменения эллиптичности излучения. Чем больше величина рн, тем при меньшем значении магнитного поля происходит дискретный поворот плоскости поляризации. Максимальный скачек угла наблюдается, когда в момент скачка Р-1.

В главе 4 исследовано влияние температуры на поляризационные характеристики стандартного волоконного световода.

В разделе 4.1 рассмотрена схема экспериментальной установи, которая отличается от приведенной на рис. 1 отсутствием скремблера. Кроме того, вместо соленоида установлена лампа накаливания, поверх которой намотан волоконный световод длиной 8 м с одинаковым радиусом витков. Между лампой и ВС проложена фольга для устранение эффекта модуляции излучения, распространяющегося по ВС светом лампы. Температура на поверхности лампы регулировалась в пределах 10-120 °С путем изменения напряжения, подаваемого на лампу, и контролировалась термометром. В волоконный световод вводилось линейно поляризованное излучение от лазера с длиной волны 0,6328 мкм.

Раздел 4.2 посвящен теоретическому рассмотрению поляризационных свойств ВС при изменении температуры. Показано, что температурные изменения состояния поляризации в волоконных световодах описываются с помощью системы уравнений, аналогичной приведенной в главе 2. В качестве коэффициента связи между модами использована температурная зависимость фотоупругости материала волоконного световода.

В разделе 4.3 приведены результаты экспериментальных исследований, в ходе которых обнаружено, что при изменении температуры волоконного световода происходит поворот плоскости поляризации, при этом траектории изменения углов при нагревании ВС и.остывании различны. Исходные азимуты осей эллипса поляризации не восстанавливается. При нагревании и остывании ВС вращение плоскости поляризации может осуществляться как вправо, так и влево.

На рис. 8 приведен график изменения угла поворота плоскости поляризации при нагревании и остывании ВС для одного из экспериментов, на рис. 9 - зависимости изменения эллиптичности для данного случая. При остывании ВС обнаружено явление дискретного поворота плоскости поляризации.

Ф. град

Рис. 8. Зависимость угла поворота плоскости поляризации от температуры: I - нагревание; 2 - остывание

Изменение температуры волоконного световода приводит к увеличению или уменьшению его линейных размеров, а так же к изменению разности показателей преломления сердцевины и оболочки, а также структуры защитного покрытия. Эти факторы являются основными при объяснении поляризационных свойств ВС при изменении температуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что при подаче на вход стандартного волоконного световода со случайными неоднородностями линейно поляризованного излучения, угол поворота плоскости поляризации на выходе ВС при воздействии на него аксиального постоянного магнитного поля определяется по формуле магнитооптического эффекта Фарадея <p-VHicosy, если волоконный световод сохраняет состояние поляризации. Иначе, что показано впервые, угол поворота зависит от величины начальной эллиптичности /Зн поляризованного излучения на выходе ВС, определенной до воздействия магнитного поля, т.е.

<р = /(/to), при H,(,V,Y=const.

2. С увеличением магнитного поля форма эллипса поляризации изменяется. Впервые установлено, что при левостороннем вращении плоскости поляризации эллиптичность р уменьшается, причем тем быстрее, чем больше ее начальное значение, определенное до воздействия на ВС магнитного поля; при правостороннем вращении плоскости поляризации эллиптичность Р сначала увеличивается, затем уменьшается. При этом происходит изменение направления вращения плоскости поляризации на левостороннее.

изменения направления вращения плоскости поляризации с правостороннего на левостороннее. Максимальное изменение угла поворота достигается, если в момент смены направления вращения величина ß — \.

4. Впервые установлено, что при изменении температуры волоконного световода, на вход которого подано линейно поляризованное излучение, траектории изменения угла поворота плоскости поляризации излучения при нагревании и остывании различны. Первоначальное состояние поляризации не восстанавливается.

5. Получены явные выражения, удовлетворяющие граничным условиям эксперимента, для определения значений эллиптичности поляризованного излучения и азимутов осей эллипса поляризации на выходе волоконного световода при воздействии магнитного поля; показано различие в периоде пространственных биений собственных мод ВС при наличии и отсутствии магнитного поля вдоль ВС

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М.: Энергоатом-издат, 1991.-1232 с.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

1. Ливашвили А.И., Мильков ЮА, Савин Е.З. Взаимодействие винтовых мод в скрученном световоде во внешнем магнитном поле // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока: Тезисы Всероссийской научно-практической конференции (Хабаровск-Владивосток 1821 октября 2001 г.): в 2 т. - Т.2 . - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001. - С. 46.

2. Ливашвили А.И., Мильков Ю.А., Савин Е.З. Исследование поляризационных явлений в волоконном световоде при воздействии внешнего магнитного поля // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока: Тезисы Всероссийской научно-практической конференции (Хабаровск-Владивосток 18-21 октября 2001 г.): в 2 т. - Т.2 . - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001.-С. 48.

3. Ливашвили А.И., Мильков Ю.А., Савин Е.З. Экспериментальной исследование влияния магнитного поля на поляризацию излучения в волоконном световоде // Нелинейные свойства оптических сред: Сб. науч. тр. / Дальневосточный государственный университет путей сообщения. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001.-С. 19-22.

4. Ливашвили А.И., Мильков Ю.А., Савин Е.З. Поляризационные свойства излучения в одномодовом световоде при наличии внешнего магнитного поля // Нелинейные свойства оптических сред: Сб. науч. тр. / Дальневосточный государственный университет путей сообщении.. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001. — С. 22-24.

5. Ливашвили А.И., Мильков Ю.А., Савин Е.З. Исследование влияния магнитного поля на поляризацию излучения в волоконном световоде // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока: Труды Всероссийской научно-практической конференции (Хабаровск-Владивосток 18-21 октября 2001 г.): в 2 т. - Т.1 . - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС,

2001.-С.81-86.

6. Ливашвили А.И., Мильков Ю.А., Савин Е.З. Магнитооптические явления в одномодовых световодах // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Тезисы докладов третьей научной конференции. - Благовещенск, 2002. - С. 66-69.

7. Ливашвили А.И., Мильков Ю.А., Савин Е.З. Поляризационные свойства оптических световодов в магнитном поле // Принципы и процессы создания неорганических материалов: Международный симпоз. (Вторые Самсоновские чтения): Материалы симпоз. / Ред. В.Г.Лифшиц. - Владивосток; Хабаровск: ДВО РАН,

2002.-С.54. (тез).

8. Мильков Ю.А., Савин Е.З. Электромагнитное влияние тяговой сети электрифицированных железных дорог на волоконно-оптические линии связи // Электрификация железнодорожного транспорта - техника и технологии нового тысячелетия: Сборник трудов научно-практической конференции (24 декабря 2002 г.). Дальневосточный государственный университет путей сообщения; Под ред. Б.Е. Дынькина. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2002. - С. 129-133.

9. Ливашвили А.И., Мильков Ю.А., Савин Е.З. Влияние внешних магнитных полей тяговых сетей железных дорог на поляризационное состояние модулированных сигналов в оптических кабелях // Отчет НИР (заключительный). Per. №01.20.03 14250, инв. №02.20.03 06515 - Хабаровск, ДВГУПС, 2002. - 21 с.

10. Мильков Ю.А., Савин Е.З. Эффект Фарадея в одномодовых волоконно-оптических световодах // 0птика-2003. Труды третьей международной конференции молодых ученых и специалистов «0птика-2003». Санкт-Петербург, 20-23 октября 2003. Под. ред. проф. С.А.Козлова. СПб: СпбГУ ИТМО, 2003. - С. 367.

11. Мильков Ю.А., Савин Е.З. Влияние постоянного магнитного поля на поляризацию излучения в оптическом одномодовом волокне // Оптика кристаллов: сборник научных трудов / Под ред. В.И. Строганова. - Хабаровск: изд-во ДВГУПС, 2004.-с. 20-25.

12. Мильков Ю.А., Савин Е.З. Поляризационный оптический переключатель на волоконном световоде // Оптика кристаллов: Сборник научных трудов / Под ред. В.И. Строганова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. - С. 18-20.

13. Мильков Ю.А. Поляризационный оптический фазовращатель на волоконном световоде // Информационные технологии в системах управления на железнодорожном транспорте: Труды Всероссийской, с международным участием, научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки. (Хабаровск, 25-26 марта 2004 г.) / Под ред. А.И. Годяева. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. -С. 114-119.

14. Мильков Ю.А. Усиление эффекта Фарадея в волоконных световодах // Труды третьей международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики». Санкт-Петербург. 18-21 октября 2004. /Под ред. проф. В.Г. Беспалова, проф. С. А. Козлова. СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. - С. 266-268.

15. Мильков Ю.А. Эффект Фарадея в волоконном световоде с пространственно-установившимся режимом распространения излучения // Оптика конденсированных сред: Сборник научных трудов / Под ред. В.И. Строганова - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. - С.21-25.

МИЛЬКОВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

ИД№05247от2.07.2001 г. ПДЦ№79-19от 19.01.2000г. Сдано в набор 07.10.2004 г. Подписано в печать 08.10.2004 г. Формат 60x84'/i6. Бумага тип. № 2. Гарнитура Times. Печать плоская. Усл. печ. л. 1,2 Зак. 215. Тираж 100 экз.

Издательство ДВГУПС 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.

р239 17

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Мильков, Юрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ: ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ

ЯВЛЕНИЯ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

1.1 .Стандартные волоконные световоды

1.2. Физические процессы

1.3. Природа поляризационных явлений

1.4. Роль и задачи поляризационных исследований

1.5. Поляризационные компоненты

1.6. Температурные характеристики

1.7. Выводы

ГЛАВА 2. МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ФАРАДЕЯ

2.1. Феноменологическое рассмотрение

2.2. Осцилляторная модель

2.3. Модель связанных линейно поляризованных мод

2.4. Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

МАГНИТООПТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

3.1. Метод

3.2. Результаты экспериментов

3.3. Явление дискретного поворота плоскости поляризации

3.4. Выводы

ГЛАВА 4. ТЕМПЕРАТУРНО-ЗАВИСИМЫЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ

4.1. Экспериментальная установка

4.2. Теория

4.3. Результаты экспериментов

4.4. Выводы

Введение диссертация по физике, на тему "Поляризационные явления в волоконных световодах"

Расширение элементной базы устройств передачи и обработки оптической информации является одним из актуальных условий повышения пропускной способности волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и систем передачи (ВОСП), совершенствования выпускаемых и разработки новых волоконно-оптических датчиков и приборов на их основе. Широкое применение в этих устройствах находят волоконные световоды (ВС) как в качестве направляющих систем оптического излучения [1, 2], так и в качестве компонентов и чувствительных элементов [1, 3, 4], что позволяет создавать цельноволоконные оптические системы.

Свойства ВС по-разному влияют на работу волоконно-оптических устройств. Изменение характеристик волоконных световодов под действием давления, высоких и низких температур, механических напряжений, внешнего магнитного и электрического поля и т.д. могут влиять на интенсивность, фазу и состояние поляризации проходящего по нему излучения [5-7]. Это является положительным фактором, позволяющим при определенных условиях использовать волоконные световоды для создания компонентов волоконно-оптических систем передачи (ВОСП), служить датчиками давления, температуры, интенсивности магнитного и электрического полей, гамма-излучения, СВЧ-излучения и т.д.

С другой стороны, изменение характеристик ВС под воздействием внешних факторов может привести к явлениям, с которыми приходится бороться. Так в качестве способа прокладки волоконно-оптических линий связи все чаще выбирается подвеска оптического кабеля на опорах контактной сети железных дорог [8-12] и высоковольтных линий электропередач [13], которые являются источником сильных магнитных полей. Достоинством таких систем связи является значительное уменьшение расходов на прокладку систем связи и относительно простой доступ к существующим ЛЭП. Современная концепция утверждает, что полностью диэлектрические оптические кабели, расположенные в непосредственной близости от высоковольтных линий абсолютно защищены от влияния внешних электромагнитных полей последних. Однако, выполненные в последнее время экспериментальные и теоретические исследования оптических явлений в волоконных световодах [8, 12, 13], опровергают это общепринятое положение. Таким образом, на первый план выступает проблема подавления помех различных типов, которые являются следствием внешних влияний, в том числе магнитных.

Значительную роль в ВС при передаче излучения играют поляризационные явления. Стремительное развитие техники оптической передачи информации в последнее десятилетие привело к тому, что именно они, еще недавно считавшиеся незначительными в волоконно-оптических линиях связи, стали играть роль основного фактора, сдерживающего дальнейшее увеличение скорости и дальности передачи информации. Поэтому требуется создание ВС и оптических компонентов сохраняющих состояние поляризации оптической волны, которая существенным образом определяет параметры информационного сигнала и его помехоустойчивость [14], или преобразующих поляризацию для получения требуемого значения, что существенно упрощает работу приемных устройств, особенно многоступенчатых [15]. Точные знания поляризационных характеристик реальных линий связи позволят разрабатывать методы проектирования, обеспечивающие высокую скорость передачи и большие расстояния даже для ВС с высокой дисперсией [16].

Таким образом, исследование поляризационных явлений в волоконных световодах является актуальной задачей. Ее решению посвящено большое количество работ. Тем не менее, многие поляризационные явления в ВС еще недостаточно детально изучены, что ограничивает возможности применения ВС для создания оптических компонентов ВОСП и ВОЛС, датчиков и приборов.

В частности представляет интерес вращение плоскости поляризации оптического излучения на выходе ВС при воздействии на него магнитного поля. Это магнитооптическое явление исследуется для относительно коротких - порядка одного метра, прямолинейных ВС [1726], для которых явления двулучепреломления незначительны и вращение плоскости поляризации соответствует формуле Фарадея. В то же время не изучен вопрос, как влияет магнитное поле на оптическое излучение, распространяющееся в ВС с наведенным двулучепрелом-лением путем изгибов, что характерно для реальных линий связи.

Другим важным вопросом является эволюция состояния поляризации в ВС. Она исследуется в ряде работ, например в [26,27], но только по длине волоконного световода, находящегося вне магнитного поля или в магнитном поле. В то же время не рассматриваются закономерности изменения состояния поляризации излучения на выходе ВС, находящегося в магнитном поле, при известных характеристиках входного излучения и среды распространения.

Известно и широко применяется, например, в ячейках Фарадея явление дискретного поворота плоскости поляризации оптического излучения под действием магнитного поля. Но в ходе патентного и библиографического поиска не было обнаружено данных о проявлении данного эффекта в волоконных световодах. В то же время следует ожидать, что волоконные устройства дискретного поворота плоскости поляризации будут иметь значительно более низкое вносимое затухание, чем другие аналоги [1].

Одним из факторов, влияющих на процессы распространения излучения в ВС, является температура [2, 29]. Тем не менее, практически отсутствуют работы по исследованию температурной зависимости поляризационных свойств волоконных световодов. В то же время трехслойная структура ВС может существенным образом влиять на поляризацию излучения.

Задачи работы. Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи.

Научная новизна работы. Научная новизна работы состоит в том, что в ходе экспериментальных и теоретических исследований получены следующие результаты.

5. Впервые обнаружена возможность управления магнитным полем и изменением температуры дискретным поворотом плоскости поляризации оптического излучения на выходе ВС. В ходе экспериментов угол поворота плоскости поляризации достигал 110 градусов при изменении напряженности магнитного поля на 80 А/м, температуры на 10 °С.

Все полученные в диссертационной работе научные результаты и используемые методы могут служить основой для исследования поляризационных свойств волоконных световодов, совершенствования существующих и создания новых волоконно-оптических элементов, и на их основе - пассивных компонентов и приборов нового типа.

Во введении обоснованы актуальность и практическая значимость работы, определена цель диссертации, кратко изложено содержание работы, сформулированы защищаемые положения.

В первой главе проведен анализ литературных данных по поляризационным эффектам и магнитооптическим явлениям в волоконной оптике, созданию оптических компонентов для волоконно-оптических систем передачи и линий связи, датчиков и приборов поляризационного типа.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям поляризационных явлений в волоконных световодах.

В третьей главе рассмотрены метод и результаты экспериментальных исследований магнитооптических свойств стандартных ВС в условиях воздействия на них постоянного продольного магнитного поля.

В четвертой главе исследовано влияние температуры на поляризационные характеристики стандартного волоконного световода.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Если на вход стандартного волоконного световода со случайными неоднородностями подать линейно поляризованное излучение и воздействовать на него аксиальным постоянным магнитным полем, то на выходе волоконного световода:

1.1 Угол поворота плоскости поляризации <р подчиняется формуле магнитооптического эффекта Фарадея g> = VH£cosy, (где V-постоянная Верде, Я- напряженность магнитного поля, I- длина волоконного световода в магнитном поле, у- угол между направлением магнитного поля и оптическим излучением), если волоконный световод сохраняет состояние поляризации;

1.2 Угол поворота плоскости поляризации зависит от величины начальной эллиптичности поляризованного излучения на выходе ВС, определенной до воздействия магнитного поля, т.е. q> = /(ДО, при H,£,V,y = const]

1.3 С увеличением магнитного поля форма эллипса поляризации изменяется. При левостороннем вращении плоскости поляризации эллиптичность J3 уменьшается, причем тем быстрее, чем больше ее начальное значение, определенное до воздействия на ВС магнитного поля. При правостороннем вращении плоскости поляризации эллиптичность р сначала увеличивается, достигая в пределе 1, соответствующей круговой поляризации, затем уменьшается. При этом происходит изменение направления вращения плоскости поляризации на левостороннее.

Основные результаты исследований изложены в работах [11,12, 30-42] и докладывались автором на:

7. Третьей международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики». Санкт-Петербург, 18-21 октября 2004 г.

Заключение диссертации по теме "Оптика"

4.4. Выводы

При нагревании и остывании волоконного световода на участке пространственно-неустановившегося режима распространения излучения происходит изменение состояния поляризации:

1. эллиптичность носит осциллирующий характер;

2. направление вращения плоскости поляризации происходит и вправо, и влево;

3. при условиях, аналогичных как при действии магнитного поля, происходит дискретный поворот плоскости поляризации. Угол дискретного поворота (р с погрешностью 10-15% определяется по формуле <p = \\0-j3 и достигает максимального значения при /? = 1 в момент скачка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что при подаче на вход стандартного волоконного световода со случайными неоднородностями линейно поляризованного излучения, угол поворота плоскости поляризации на выходе ВС при воздействии на него аксиального постоянного магнитного поля определяется по формуле магнитооптического эффекта Фарадея Ф = VH£ cos у, если волоконный световод сохраняет состояние поляризации. Иначе, что показано впервые, угол поворота зависит от величины начальной эллиптичности /?к поляризованного излучения на выходе ВС, определенной до воздействия магнитного поля, т.е. р = /{рн), при H,£,V,y = const.

2. С увеличением магнитного поля форма эллипса поляризации изменяется. Впервые установлено, что при левостороннем вращении плоскости поляризации эллиптичность р уменьшается, причем тем быстрее, чем больше ее начальное значение, определенное до воздействия на ВС магнитного поля; при правостороннем вращении плоскости поляризации эллиптичность р сначала увеличивается, затем уменьшается. При этом происходит изменение направления вращения плоскости поляризации на левостороннее.

3. Впервые экспериментально обнаружено, что, если на вход стандартного волоконного световода с неоднородностями поступает линейно поляризованное излучение, то при изменении напряженности аксиального постоянного магнитного поля, воздействующего на волоконный световод, или уменьшения температуры ВС, возникает явление дискретного поворота плоскости поляризации в момент изменения направления вращения плоскости поляризации с правостороннего на левостороннее. Максимальное изменение угла поворота достигается, если в момент смены направления вращения величина р = 1.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Мильков, Юрий Александрович, Хабаровск

1. Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999. - 672 с.

2. Скляров O.K. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы. М.: C0J10H-P, 2001. - 237 с.

3. Волчихин В. П., Мурашкина Т. И. Проблемы создания волоконно-оптических датчиков // Датчики и системы. 2001. -№ 7. - С. 5458, 68.

4. Волчихин В. И. Стандартизация параметров амплитудных волоконно-оптических датчиков для волоконно-оптических сетей сбора данных // Датчики и системы. 2001. № 6. - С. 16-18, 71.

5. Окоси Т., Окамато К., Оцу М. и др. Волоконно-оптические датчики / Под ред. Т. Окоси. Л.: Энергоатомиздат, 1990. -256 с.

6. Красюк Б.А., Корнеев Г.И. Оптические системы связи и свето-водные датчики. Вопросы технологии. М.: Радио и связь, 1985. -92с.

7. Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения. М.: Энергоатомиздат, 1990.-256 с.

8. Фадеев К.С., Шахов В.Г. Особенности работы волоконно-оптических кабелей на железнодорожном транспорте // Автоматика, связь, информатика. 2003. - №6. - С.29-31.

9. Hraanica Halid, Haidine Abdelfatteh, Lehnert Ralf. Powerline Communications im Anschlussbereich // NTZ: Informationstechn. + Tele-commun. 2001. - V.54. - №7-8. - P. 48-50, 52-53.

10. Wang D. Menyuk C. R. Calculation of penalties due to polarization effects in a long-haul WOM system using a Stokes parameter model // J. Lightwave Technol. 2001. - V.19. - №4. - P. 487-494.

11. Ivankovski Yuval, Mendlovic David. High-rate-longdistance fiberoptic communication based on advanced modulation techniques // Appl. Opt. -1999. V.38. - № 26. - C. 5533-5540.

12. Dooghin A.V., Kundikova N.D., Liberman V.S., Zel'dovich B.Ya. Rotation of the speckle-pattern in the multimode optical fiber under the circular polarization sign change // Soviet Lightwave Communications. 1991. -Vol.1.-P.353-364.

13. Даршт М.Я., Жиргалова М.Я., Зельдович Б.Я. и др. Наблюдение «магнитного» поворота спекл-картины света, прошедшего через оптическое волокно // Письма в ЖЭТФ. 1994. - Т.59. - Вып.11. - С. 734-736.

14. Baranova N.B., Zel'dovich B.Ya. Rotation of a Ray by a Magnetic Field // Письма в ЖЭТФ. 1994. - T.59. - Вып. 10. - С. 648-650.

15. Даршт М.Я., Зельдович Б.Я., Жиргалова И.В. и др. Наблюдение "магнитного" поворота спекл-картины света, прошедшего через оптическое волокно // Письма в ЖЭТФ. 1994. - Т.59. - Вып. 11. - С. 734-736.

16. Baranova N.B., Zel'dovich B.Ya. Rotation of a ray by a magnetic field // Pis'ma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 1994. - Vol. 59. - No. 10. - P. 648-650.

17. Ардышева Л.И., Кундикова Н.Д., Садыкова М.О. и др. Поворот спекл-картины в маломодовом оптическом световоде в продольном магнитном поле // Оптика и спектроскопия. 2003. - Т. 95. - №4. - С. 690-696.

18. Снайдер А., Лав Дж. Теория оптических волоноводов: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1987. - 656 с.

19. Григорьев В.А. Магнитооптический ротатор в оптической схеме поляриметрических преобразователей // Оптический журнал. Т.67. -№6.-2000.-С. 115-116.

20. Ливашвили А.И., Мильков Ю.А., Савин Е.З. Магнитооптические явления в одномодовых световодах // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Тезисы докладов третьей научной конференции. Благовещенск, 2002. - С. 66-69.

21. Ливашвили А.И., Мильков Ю.А., Савин Е.З. Влияние внешних магнитных полей тяговых сетей железных дорог на поляризационное состояние модулированных сигналов в оптических кабелях II Отчет

22. НИР (заключительный). Per. №01.20.03 14250, инв. №02.20.03 06515 -Хабаровск, ДВГУПС, 2002. 21 с.

23. Мильков Ю.А., Савин Е.З. Поляризационный оптический переключатель на волоконном световоде // Оптика кристаллов: Сборник научных трудов / Под ред. В.И. Строганова. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004.-С. 18-20.

24. Мильков Ю.А., Савин Е.З. Влияние постоянного магнитного поля на поляризацию излучения в оптическом одномодовом волокне // Оптика кристаллов: Сборник научных трудов / Под ред. В.И. Строганова. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. - С. 20-25.

25. Мильков Ю.А. Усиление эффекта Фарадея в волоконных световодах // Труды третьей международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики». Санкт-Петербург. / Под ред. проф. В.Г. Беспалова, проф. С.А. Козлова. СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. С.266-268.

26. Мильков Ю.А. Эффект Фарадея в волоконном световоде с пространственно-установившимся режимом распространения излучения // Оптика конденсированных сред: Сборник научных трудов / Под ред. В.И. Строганова Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. - С. 21-25.

27. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. М.: Радио и связь, 1990. - 224 с.

28. Гладышевский М.А., Наний О.Е., Сабинин Н.К. и др. Оптическое волокно для систем передачи информации // Волоконная оптика. Сб. статей. 2002. - М.: Изд-во «ВиКо». - С. 9-51.

29. Брагинский В.Б., Ильченко B.C., Городецкий М.Л. Оптические микрорезонаторы с модами шепчущей галереи / Научная сессия отделения общей физики и астрономии Академии наук СССР. Успехи физических наук. - 1990. - Т. 160. - Вып. 1. - С. 157-159.

30. Наний О.Е., Гладышевский М.А., Щербаткин Д.Д. Влияние поляризационной модовой дисперсии на распространение световых импульсов в оптическом волокне // Волоконная оптика. Сб. статей. -2002. М.: Изд-во «ВиКо». - С. 95-109.

31. Катаевская И.В., Кундикова Н.Д. Влияние спиральной формы волокна на распространение света // Квантовая электроника. 1995. -Т.2. - Вып. 9. - С.959-960.

32. Макаров Т. В. Анализ фотоупругости в изогнутых и скрученных волоконных световодах// Электросвязь. 1998. - № 11. - С. 21-24.

33. В. В. Tiwari., Tripathi Vibha. Aspects of polarization in optical fiber transmission//lETETechn. Rev. 2002. - V.19. - № 3. - P. 129-151.

34. Kara Irfan, Gungor Ali, As Nilufer Polarization and polarization con-troling in optical fibers / 4 General Conference of the Balkan Physical Union

35. BPU-4), Veliko Turnovo, 22-25 Aug., 2000. Bulg. J. Phys. 2000. - V.27. №3. P. 17-20.

36. Брагинский В. Б. Об использовании магнитооптических свойств световодов для измерения малых СВЧ полей // Письма в ЖТФ. 1979. -Т.5.-Вып. 17.-С. 33-35.

37. Антонова С.Н., Шкердин Г.Н. Динамический эффект Фарадея в волоконных световодах // Радиотехника. 1988. - №9. - С.72-74.

38. Зельдович Б.Я., Катаевская И.В., Кундикова Н.Д. Неоднородность оптического эффекта Магнуса II Квантовая электроника. 1996. - Т.23. - Вып.1. - С. 89-90.

39. Унгер Х.Г. Пленарные и оптические волноводы. М.: Мир, 1980. - 656 с.

40. Лисица М.П., Бережной Л.И., Валах М.Я. Волоконная оптика. -Киев, 1968. 378 с.

41. Маркузе Д. Оптические волноводы. М.: Мир, 1974. -416 с.

42. Кек Д. Б. Волоконные световоды // Основы волоконно-оптической связи. Под ред. Е.М. Дианова. М.: Сов. радио 1980. -с. 7-61.

43. Кочаровский В.В., Кочаровский Вл.В., Миронов Ю.М. Поляризация света и линейное взаимодействие винтовых мод в скрученных волокнах со случайными неоднородностями // Известия академии наук. Сер. Физическая. -Т.62. №2. - С. 362-371.

44. Zel'dovich B.Ya., Liberman B.S. Birefringence by a smoothly inho-mogeneous locally isotropic medium // Physical Review E. 1994. - Vol. 49. - P. 23-27.

45. Андронова И.А., Малыкин Г.Б. Физические проблемы волоконной гироскопии на эффекте Саньяка // Успехи физических наук. -2002. Т. 172. - №8. - С. 849-873.

46. Алексеев Э. И., Базаров Е.Н., Губин В. П. Сопутствующая поляризационная модуляция в фазовых модуляторах из анизотропноговолокна // Радиотехника и электроника. 1997. - Т. 42. - № 9. - С. 1150-1152.

47. Киян Р.В., Фотиади А.А., Шакин О.В. Двунаправленный кольцевой волоконный лазер с 90° фарадеевским вращатерем в качестве фазового невзаимного элемента. I. Теория // Письма в ЖТФ. 2003. -Т. 29. - Вып. 9. - С.24-28.

48. Киян Р.В. Фотиади А.А., Шакин О.В. Двунаправленный кольцевой волоконный лазер с 90° фарадеевским вращателем в качестве фазового невзаимного элемента. Ч. II: эксперимент // Письма в ЖТФ. -2003. Т. 29. - Вып. 11.- С.20-29.

49. Polarization division multiplexing in optical data transmission systems Пат. 6580Б35 США. МПК7 H 04 J 14/06. Tetefon AB LM Ericsson (pubt), Schdnfetdar Thoreten M 09/472841. Заявл. 28.12.1999. Опубл. 17.06.2003. НПК 359/122.

50. Moller Lothar., Westbrook Paul S., Behringer Robert E. The residual polarization of coherent orthogonal channels for all-optical networking applications // IEEE Photon. Technol. Lett. 2001. - V. 13. - № 11. - P. 1251-1253.

51. Polarisation modulation for optical transmission: Заявка 1026840 ЕПВ, МПК7 H 04 В 10/135, Н 04 L 27/32. LUCENT TECHNOLOGIES INC., Rajan Govinda Nallappa. № 99300842.4. Заявл. 04.02.1999. Опубл. 09.08.2000.

52. PDM-WDM for fiberoptic communication networks: Пат. 6038357 США, МПК7 G 02 В 6/27. Е-Тек Dynamics, Inc., Pan Jing-Jong. № 09/018207. Заявл. 03.02.1998. Опубл. 14.03.2000. НПК 385/24.

53. Optical isolator with polarization dispersion and differential transverse deflection correction: Пат. 5930038 США, МП К6 G 02 В 5/30 / Swan С. В.; Lucent Technologies Inc. №08/785836. Заявл. 13.01.1997. Опубл. 27.07.1999. НПК 359/484.

54. Circularly polarized fiber in optical circuits: Пат. 6229937 США, МПК7 G 02 В 6/28. Corning Inc., Nolan Daniel Aloysius, Islam Mohammed Nazrul. № 09/339446. Заявл. 24.06.1999. Опубл. 08.05.2001. НПК 385/24.

55. Hu Qing. Bandaoti guangdian=Semiconduct / Ни Qing, Wang Min-qi, Yuan Sui-hua // Optoelectron. 2001. - V. 22. - № 6. - P. 397-400.

56. Lee К. Roger, Lin Steve, Chiu Chien-Hsiung. Design of optical circulators: Abstr. Meet. Int. Soc. Opt. Eng. "Opt. Fiber Commun.", Taipei, July,1998: Electron. Ed. // SPIE Proc. 1998. -V.3420. - C.311-317.

57. Kundikova N.D., Zel'dovich B.Ya., Zhirgalova I.V. The effects of spin-orbit interaction of a photon and their analogs in mechanics // Pure and Applied Optics. 1994. - Vol.3 - P. 815-819.

58. Дугин A.B., Зельдович Б.Я., Кундикова Н.Д. и др. Оптический аналог эффекта Магнуса // ЖЭТФ. 1991. - Т. 100. - Вып. 5(11). - С. 1474-1482.

59. Дугин А.В., Зельдович Б.Я., Кундикова Н.Д. и др. Влияние циркулярное™ поляризации на распространение света в оптическом волокне II Письма в ЖЭТФ. 1991- Т.53. - Вып. 4. - С. 186-188.

60. Зельдович Б.Я., Катаевская И.В., Кундикова Н.Д. Неоднородность оптического эффекта Магнуса II Квантовая электроника. 1996. - Т.23 - Вып. 1.-С. 89-90.

61. Зельдович Б.Я., Кундикова Н.Д. Внутриволоконный поворот плоскости поляризации // Квантовая электроника. Т.22. - Вып. 2. - С. 184-187.

62. Садыков Н.Р. Поляризационный эффект Рытова-Владимир-ского // Оптика и спектроскопия. 2002. - Т. 92. - №4. - С. 639-642.

63. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. -М.: Наука-1982. С. .

64. Малыкин Г.Б., Позднякова В.И., Шершевский И.А. Предельная степень поляризации немонохроматического излучения, распространяющегося в волоконном световоде со случайными неоднородностя-ми II Письма в ЖТФ. 2001. - Т. 27. - Вып. - 7. - С. 40-44.

65. Мельников Л.А., Романова Е.А. Влияние мод оболочки на пространственные и поляризационные характеристики поля на выходеодномодового световода. II. Поляризационные эффекты // Оптика и спектроскопия. 1997. -Т.82. - №2. - С. 289-294.

66. Yokoi H., Mizumoto T. Proposed configuration of integrated optical isolator employing wafer-direct bonding technique // Electron. Lett. 1997. - V.33. -№21. -C. 1787-1788.

67. Split reciprocal polarization switch: Пат. 5930028 США, МПК6 G 02 В 26/08 / Bergmann E. E. // Lucent Technologies Inc. №09/082828. Заявл. 21.05.1998. Опубл. 27.07.1999. НПК 359/303.

68. Optical device which makes use of magneto-optical effect: Пат. 5999305 США, МПК6 G 02 F 1/09. Fujitsu Ltd, Fukushima Nobuhiro. № 09/039564; Заявл. 16.03.1998; Опубл. 07.12.1999; Приор. 20.10.1997, № 9286576 (Япония); НПК 359/284.

69. Chiba Takafumi, Ohtera Yasuo, Kawakami Shojiro. Polarization stabilizer using liquid crystal rotatable waveplates // J. Lightwave Technol. -1999. V. 17. - № 5. - C. 885-890.

70. Shin Seoyong. Realtime polarization tracking and control system for polarization mode dispersion compensation // Jap. J. Appl. Phys. Pt 2. -2002. V.41. - №4A. P. L394-L397.

71. Ohayya S.S.A., Rahmtin B.U.A., Grattan K.T.V. Analysis of po-larsation rotation in cascaded optical aveguide bends // IEE Proc. Op-toelectron. 2002. - V.149. - №2. P. 75-80.

72. Zaets W., Ando K. Magneto-optical mode conversion in Cdi. xMnxTe waveguide on GaAs substrate // Appl. Phys. Lett. 2000. - V.77. -№11. P. 1593-1595.

73. Chakravarty G. R., Prive V.R. Polariser based on a PbSe-clad optical wave-guide in the infrared wavelength: The role of a buffer layer // IEE Proc. Optoelectron. 1998. - V.145. - №4. -C. 223-226.

74. Zhou Fu, Zhou Zheng-li. Shanghai jiaotong daxue xuebao // J. Shanghai Jiaotong Univ. 2002. - V.36. - №3. - 337-339, 343.

75. Ji Yuefeng, Zhang Xuehong, Bai Lin. Guangzi xuebao // Acta Photon. Sin. 2000. - V.29. - № 9. - P. 852-856.

76. Косарева Л.И., Котов О.И., Лиокумович Л.Б. и др. Два механизма модуляции фазы в многомодовых волоконных интерферометрах // Письма в ЖТФ. 2000. - Т. 26. - Вып. 2. - С. 53-63.

77. Interrupteur optique: Заявка 2755246 Франция, МПК6 G 02 В6/26 / Mersali Boumedienne; France Telecom Etabli. Public. № 9612995. Заявл. 24.10.96. Опубл. 30.4.98.

78. Switch apparatus: Пат. 5930417 США, МПК6 G 02 В 6/26 / Wolfe G. В., Malesko M. W.; TRW Inc. № 09025594. Заявл. 18.02.1998. Опубл. 27.07.1999. НПК 385/16.

79. Polarization transformer Пат. 6535657 США. МПК7 G 02 В 6/00. KVH Ind., Inc., Dyott Richard B. № 10/147148; Заявл 16.05.2002, Опубл. 18.03.2003, НПК 385/11.

80. Murukeshan V. M. Performance of optical fiber based phase modulators and the effects of ambient temperature // J. Opt. (India). -1997. -V.26. №1. -C. 1-9.

81. Малыкин Г.Б. Применение сферы Пуанкаре в поляризационной оптике, классической и квантовой механике. Обзор // Известия вузов. Радиофизика. Т. XL. - №3. - С. 265-307.

82. Котов О.И., Хлыбов А.Б., Марков С.И. Эффективный волоконно-оптический поляризационный модулятор // Письма в ЖТФ. -2004. Т. 30. - Вып. 7. - С. 7-13.

83. Курбатов А. М., Курбатов Р. А., Парвадчук В. П. Волоконный поляризатор оптического излучения на основе анизотропного W-световода // Наука производству. - 2002. - №6. -С. 40-42, 49.

84. Bur tin Giorgio, Piovano Bruno, Accatino Luciano. Full-wave design and optimization of circular waveguide polarizers with elliptical irises II IEEE Trans. Microwave Theory and Techn. 2002. - V.50. - №4. - P. 1077-1083.

85. Бутусов М.М., Галкин С.Д., Оробинский С.П. и др. Волоконная оптика и приборостроение. Л.: Машиностроение, 1987. - 328 с.

86. Курилкина С.Н., Шуба М.В. Распространение и преобразование световых волн в магнитоакгивных периодических структурах // Оптика и спектроскопия. 2002. - Т.93. - №6. - С. 990-994.

87. Курилкина С.Н., Шуба М.В. Усиление эффекта Фарадея в магнитоакгивных периодических структурах с дефектом // Оптика и спектроскопия. 2002. - Т.93. - №6. - С. 995-999.

88. Макаров Д.Г., Данилов В.В., Коваленко В.Ф. Многослойные структура с управляемым магнитным полем пропускания света И Журнал технической физики. 2004. - Т. 74. - Вып. 5. - С. 77-82.

89. Гудыма Ю.В., Сопин М.О. О бистабильности оптического гофрированного волновода // Оптика и спектроскопия. 1996. - Т.80. -№1. - С. 138-140.

90. Подошведов С.А. Оптическое переключение энергии при трехволновом смешении в изотропных средах // Оптика и спектроскопия. 1997. -Т.82. - №2. - С. 295-298.

91. Смирнов Г.И. О резонансном самовоздействии интенсивных световых пучков в магнитном поле // Оптика и спектроскопия. 1988. -Т. 64. - Вып.4. - С. 842-846.

92. Арутюнян В.М., Адонц Г.Г. Индуцированный дихроизм и гиро-тропия в резонансной среде II Оптика и спектроскопия. 1979. - Т.46. -Вып. 4.-С. 809-813.

93. Устинов С.А., Скляров O.K., Заркевич Е.А. Основные направления развития систем волоконно-оптической связи // Технологии и средства связи. 1999. - С. 12.

94. Гроднев И.И., Ларин Ю.Т., Теумин И.И. Оптические кабели: конструкции, характеристики, производство и применение. М.: Энер-гоатомиздат, 1985. - 176 с.

95. Калитеевский Н.И. Волновая оптика. М.: Высш. шк., 1995. -463 с.

96. Сизов Ф.Ф., Уханов Ю.И. Магнитооптические эффекты Фарадея и Фогта в применении к полупроводникам. Киев, Наукова думка, 1979.-180 с.

97. Бутиков Е.И. Оптика. М.: Высш. шк., 1996. - 512 с.

98. Сивухин Д.В. Оптика. М.: Наука, 1985. - 752 с.

99. Савельев И.В. Курс общей физики. В 5 кн. Кн. 4. Волны. Оптика. М.: ООО «Издательство Астрель»: ООО «Издательство ACT», 2002. - 256 с.

100. Базаров Е.И., Горбушин А.Л., Коваленко В.Г. Устойчивость к возмущениям поляризованной волны в зависимости от формы ее поляризации на входе одномодового волоконного световода II Письма в ЖТФ. 1981. - Т. 7. - Вып. 15. - С. 921-924.

101. Горшков М.М. Эллипсометрия М.: Сов. радио, 1974. - 199 с.

102. Громов В.К. Введение в эллипсометрию. Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1986. 192 с.

103. Волкова Е.А. Поляризационные измерения. М.: Издательство стандартов, 1974. 156 с.

104. Азам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет // М.: Мир, 1981.-684 с.

105. Метрологическое обеспечение систем передачи / Под ред. проф. Б.П. Хромого. М.: Радио и связь, 1991. - 392 с.

106. Витязев А.В., Демченко В.А., Коротаев В.В. Влияние поворотов пленочных поляроидов на состояние поляризации излучения // Оптический журнал. 1998. - Т. 66. - №1. - С. 38-40.

107. Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

108. Грудинин А.Б., Дианов Е.М., Дянков Г.Л. и др. Температурная чувствительность фазы излучения в анизотропных одномодовых световодах // Радиотехника. 1998. - № 9. - С.64-68.