Представлены новые разработки в сфере оптического волокна

Российские ученые продолжают совершенствовать оптику, решать проблемы, ограничивающие ее применение или снижающие эффективность. Недавно были представлены очередные достижения в этом направлении.

1. Серийный выпуск специализированного оптоволокна

О его запуске сообщили специалисты, представляющие МГТУ имени Баумана. Разработка востребована при сборке оборудования, где использование обычного волокна невозможно из-за его несовершенства. Примеры – лазерные установки, измерительные комплексы, не допускающие даже минимальной погрешности результата.

Наладка серийного изготовления оказалась возможной вводом в строй вытяжной башни высотой 15 метров. Найти ее можно в Квантум-парке.

Модифицированное оптоволокно предназначено для областей, где параметров стандартного – недостаточно. Оно многофункционально, может передавать информацию, улавливать изменения внешней среды, сохраняет эффективность при выраженных механических, термических и даже радиационных нагрузках. Подобная надежность делает его востребованным в следующих системах:

• Датчики аэрокосмических аппаратов.
• Сенсоры промышленных и энергетических систем, в том числе – подверженные выраженным температурным воздействиям, вибрациям, что характерно для турбин.
• Системы управления летательных аппаратов, в том числе – беспилотных.

Производство построено на нагреве стеклянной заготовки и ее вытягивании в длинную нить, диаметр которой измеряется сотами микронами. Башня, возведенная в “Бауманке”, укомплектована сотнями датчиков, электроникой, контролирующей процесс, исключающей сбои, снижающей нагрузку на операторов.

Алексей Пнёв, возглавляющий лабораторию ВОЛС в МГТУ имени Баумана, подчеркнул, что их башня не уступает иностранным аналогам. При ее сборке использовались исключительно разработки из РФ, что доказывает способность российской науки успешно прогрессировать даже в условиях санкционных ограничений.

Производственная мощность сооружения – тысячи километров специальной оптики в год, которые окажутся очень полезными для телекоммуникационной отрасли. Университет не планирует останавливаться на достигнутом. Ожидается дальнейшее наращивание технологических, производственных мощностей.

Оптоволокно – основа современных телекоммуникаций. Оно применяется не только при производстве оптоволоконных шнуров (посмотреть примеры https://lan-art.ru/), кабеля, оборудования для ВОЛС, но электроники, высокоточной диагностической, измерительной техники.

2. Повышение четкости передаваемого сигнала

Не отстают от столичных коллег и уральские специалисты. Ученые ИМСС УрО РАН при поддержке ИАиЭ СО РАН разработали усовершенствованную методику обработки информации, передаваемой по оптике, обслуживающей мониторинговые комплексы протяженных объектов. Их примеры – магистральные трубопроводы, конструкции, относящиеся к транспортной инфраструктуре.

Важность открытия – возможность его применения для создания комплексов высокой чувствительности, повышающих безопасность эксплуатации инженерных коммуникаций.

Юрий Константинов, возглавляющий лабораторию, занимавшуюся исследованиями, рассказал о специфике подхода к анализу сигнала. Классический – предполагает исследование отдельных спектров рассеянной световой волны. Он точен, но возможен только на ограниченных расстояниях. По мере продвижения мощность падает, помехи становятся более выраженными. Полезная сигнальная компонента исчезает, анализ становится бесполезным.

Константинов сравнил ситуацию с попыткой рассмотреть огонь свечки с противоположного конца тоннеля. Если протяженность – пара десятков метров, то проблемы нет, но при ее увеличении до сотен и тысяч – увидеть пламя не удастся. Задача исследовательской лаборатории заключалась в “увеличении яркости” пламени, чтобы датчики воспринимали полезный и четкий сигнал.

Решением проблемы стал переход с анализа отдельных спектров на их комплексное исследование. Данные поступают сразу с десятков и сотен точек на поверхности волокна. Такой алгоритм передачи позволяет компенсировать потери данных. Они сразу восполняются за счет смежных точек.

Трудность усовершенствованного метода – разница между спектрами. Она объясняется неравномерностью термических и механических нагрузок. Перед тем, как “поделиться” информацией, спектры трансформируются через особые алгоритмы. Их задача – повышение пропорции сигнал-шум, выделение полезной компоненты на фоне помех.

Совершенство алгоритмов снижает погрешность до полутора гигагерц. В физических величинах это составляет 1.7 градуса или 0.003 процента выраженности исходной деформации на 100 километров. Это очень точные параметры. Классические технологии передачи не позволяют даже приблизиться к показателю.