Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет ISSN (Print): 2411-4367 ISSN (Online): 2411-4375 | ||
Архив выпусков![]() Прикладная фотоника Том 3, №1, 2016 (Выпуск полностью) Опубликовано: 06.04.2016 http://doi.org/10.15593/2411-4367/2016.01 ![]() Аннотация:
Сведения об авторах:
Список литературы: Оптическая революция в системах связи и ее социально-экономические последствия В.А. Конышев, А.В. Леонов, О.Е. Наний, В.Н. Трещиков, Р.Р. Убайдуллаев Получено: 02.03.2016 Опубликовано: 06.04.2016 http://doi.org/10.15593/2411-4367/2016.01.01 ![]() Аннотация:
Емкость оптических систем связи возросла более чем в 100 000 раз за 40 лет своего существования. К настоящему времени емкость коммерческих систем достигла примерно 10 Тбит/с по одному волокну (~100 DWDM-каналов со скоростью 100 Гбит/с в каждом). Основные причины роста трафика – экономическая доступность персональных электронных устройств с камерами и экранами высокого разрешения, развитие сетей широкополосного доступа и подключение к ним все большего количества абонентов, индивидуализация видеоконтента, развитие дата-центров и «интернета вещей». Скоростные сети связи являются технической основой для социальных сетей, которые трансформируют общество, и уже превратились в мощные инструменты связи и пропаганды. Меняется структура самих телекоммуникационных сетей связи (от жесткой иерархии ко все более широкому развитию «горизонтальных» связей), растет скорость клиентских портов (впервые в истории она сравнялась с емкостью магистральных оптических каналов и вскоре, вероятно, превысит ее). Быстрый рост трафика продолжается, что требует разработки когерентных систем с канальной скоростью 400G и 1T, включая технологию суперканалов на нескольких поднесущих, а также активизирует исследования многомодовых и многосердцевинных волкон. Ключевые слова: DWDM, история, волоконно-оптическая сеть связи, трансформация общества, гаджет, визуальный образ, видеоконтент, «интернет вещей», дата-центр, рост трафи ка, когерентная система, суперканал. Сведения об авторах:
В.А. Конышев А.В. Леонов О.Е. Наний В.Н. Трещиков Р.Р. Убайдуллаев Список литературы: 1. Ларин Ю.Т., Мещанов Г.И. Состояние производства оптических кабелей в России и странах СНГ в условиях мировых и локальных кризисных явлений // Фотон-Экспресс. – 2015. – № 6(126). – С. 25. 2. Essiambre R.-J., Tkach R.W. Capacity Trends and Limits of Optical Communication Networks // Proc. of the IEEE. – 2012. – Vol. 100, no. 5, pp. 1035–1055. 3. Govind P. Agrawal. Lightwave Technology: Telecommunication Systems. – Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. – 2005. – P. 17. 4. Дианов Е.М., Курков А.С. Волоконная оптика // Физика. – 2006. – № 23. 5. Tkach R.W. Scaling Optical Communications for the Next Decade and Beyond // Bell Labs Technical Journal. – 2010. – Vol. 14, no. 4. – P. 3–9. 6. Рекордная производительность систем 100G как маркер перехода к эволюционному развитию волоконно-оптических систем связи / В.А. Конышев, А.В. Леонов, О.Е. Наний, В.Н. Трещиков, Р.Р. Убайдуллаев // Первая Миля. – 2015. – № 6. – С. 40–43. 7. Леонов А.В., Слепцов М.А., Трещиков В.Н. Развитие скоростных DWDM-систем по нескольким поднесущим // Первая Миля. – 2016. – № 2. 8. ATLAS Internet Observatory Annual Report / C. Labovitz [et al.]. – 2009. – URL: https://www.nanog.org/meetings/nanog47/presentations/Monday/Labovitz_ObserveReport_N47_Mon.pdf. 9. Toward Transparent Optical Networking in Exascale Computers/S. Rumley [et al.] // ECOC. – 2015. 10. Xia T.J., Wellbrock G.A. Commercial 100-Gbit/s Coherent Transmission Systems in in Optical Fiber Telecommunications VI B: Systems and Networks. Elsevier Inc. – 2013. 11. New Trends and Challenges in Optical Digital Transmission Systems/ C. Schubert [et al.] // ECOC. – 2012. – We.1.C.1. Многосердцевинный волоконный световод с прямоугольным поперечным сечением О.Н. Егорова, М.С. Астапович, С.Л. Семенов, М.Ю. Салганский Получено: 10.03.2016 Опубликовано: 06.04.2016 http://doi.org/10.15593/2411-4367/2016.01.02 ![]() Аннотация:
В работе показано, что, в отличие от гетерогенных многосердцевинных световодов круглого поперечного сечения, световоды с прямоугольным поперечным сечением и сердцевинами, расположенными в один ряд, обладают устойчивостью к возрастанию перекрестных оптических помех при изгибе. Ключевые слова: многосердцевинное оптическое волокно, перекрестные помехи. Сведения об авторах:
О.Н. Егорова М.С. Астапович С.Л. Семенов М.Ю. Салганский Список литературы: 1. Design and fabrication of ultra-low crosstalk and low-loss multicore fiber / T. Hayashi [et al.] // Opt. Express. – 2011. – Vol. 19. – P. 16576–16592. 2. Design and analysis of large-effective-area heterogeneous trenchassisted multi-core fiber / J. Tu [et al.] // Opt. Express. – 2012. – Vol. 20, no. 14. – P. 15157–15170. 3. 1.01-Pb/s (12 SDM/222 WDM/456 Gb/s) crosstalk-managed transmission with 91.4-b/s/Hz aggregate spectral efficiency / H. Takara [et al.] // Proc. European Conference of Optical Communications. – 2012. – P Th.3.C.1. 4. 2.15 Pb/s Transmission Using a 22 Core Homogeneous Single- Mode Multi-Core Fiber and Wideband Optical Comb / B.J. Puttnam, R.S. Luis, W. Klaus, J. Sakaguchi, J.-M.D. Mendinueta, Y. Awaji, N. Wada, Y. Tamura, T. Hayashi, M. Hirano, J. Marciante // ECOC’2015. – PDP 3.1. 5. Multichannel Transmission of a Multicore Fiber Coupled with Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers / B. Rosinski [et al.] // J. Lightwave Technol. – 1999. – Vol. 17, no. 5. – P. 807–810. 6. Seven-core multicore fiber transmissions for passive optical network / B. Zhu, T.F. Taunay, M.F. Yan, J.M. Fini, M. Fishteyn, E.M. Monberg, F.V. Dimarcello // Optics Express. – 2010. – Vol. 18, no. 11. – P. 11117–11122. 7. Berthold J. Optical Networking for Data Centers Across Wide Area Networks // Proc. Optical Fiber Communication Conference. – 2012. – P. OW1J.1. 8. François V., Laramée F. Multicore Fiber Optimization for Application to Chip-to-Chip Optical Interconnects // J. Lightwave Technol. – 2013. – Vol. 31. – P. 4022–4028. 9. Gasulla I., Capmany J. Microwave Photonics Applications of Multicore Fibers // IEEE Photonics Journal. – 2012. – Vol. 4, no. 3. – P. 877–888. 10. Garcia S., Gasulla I. Multi-cavity optoelectronic oscillators using multicore fibers // Optics Express. – 2015. – Vol .23, no. 3. – P. 2403–2415. 11. LeNoanne. US Patent 5519810 (1996). 12. Multicore fiber with rectangular cross-section / O.N. Egorova, S.L. Semjonov, A.K. Senatorov, M.Y. Salganskii, A.V. Koklyushkin, V.N. Nazarov, A.E. Korolev, D.V. Kuksenkov, M.-J. Li, E.M. Dianov // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39, no. 7. – P. 2168–2170. 13. Crosstalk Variation of Multi-Core Fibre due to Fibre Bend / T. Hayashi, T. Nagashima, O. Shimakawa, T. Sasaki, E. Sasaoka // Proc.European Conference of Optical Communications. – 2010. – P. We.8.F.6. Устройство опроса волоконных сенсоров на базе волоконного лазера с самосканированием частоты А.Ю. Ткаченко, И.А. Лобач Получено: 13.03.2016 Опубликовано: 06.04.2016 http://doi.org/10.15593/2411-4367/2016.01.03 ![]() Аннотация:
Разработан полностью волоконный одночастотный иттербиевый лазер с самосканированием частоты в области 1058–1076 нм и выходной мощностью более 50 мВт с возможностью управления областью сканирования с помощью температуры активного волокна. На основе лазера реализован прототип устройства опроса волоконных сенсоров, который был успешно апробирован на линии, состоящей из 6 ВБР-датчиков. Точность определения длины волны отражения датчиков оценена как ~2 пм. Рассмотрены различные варианты улучшения характеристик устройства. Ключевые слова: волоконный лазер, устройство опроса, брэгговская решетка, сканирование частоты. Сведения об авторах:
И.А. Лобач А.Ю. Ткаченко Список литературы: 1. Возможности, задачи и перспективы волокнно-оптических измерительных систем в современном приборостроении / В.Б. Гармаш, Ф.А. Егоров, Л.Н. Коломиец, А.П. Неугодников, В.И. Поспелов // Фотон-Экспресс. – 2005. – № 6. – С. 128–140. 2. Kashyap R. Fiber Bragg Gratings // Academic Press, 1999. 3. Сенсорная система на основе волоконно-оптических брэгговских решеток / C.А. Бабин, А.А. Власов, С.И. Каблуков, И.С. Шелемба // Вестник НГУ. Серия Физика. – 2007. – № 3. – С. 54–57. 4. Dawson J.W., Park N., Vahala K.J. Co-lasing in an electrically tunable erbium-doped fiber laser // Appl. Phys. Lett. – 1992. – № 60. – Р. 3090–3092. 5. Dynamic sensor interrogation using wavelength-swept laser with a polygon-scanner-based wavelength filter / Y.S. Kwon, M.O. Ko, M.S. Jung, I.G. Park, N. Kim, S.-P. Han, H.-C. Ryu, K.H. Park, M.Y. Jeon // Sensors. – 2013. – № 13. – Р. 9669–9678. 6. Babin S.A., Kablukov S.I., Vlasov A.A. Tunable fiber Bragg gratings for application in tunable fiber lasers // Laser Physics. – 2007. – № 17. – Р. 1323–1326 7. Yamashita S., Takubo Y. Wide and fast wavelength-swept fiber lasers based on dispersion tuning and their application to optical coherence tomography // Photonic Sensors. – 2013. – № 3. – p. 320–331. 8. Characterization of FBG sensor interrogation based on a FDML wavelength swept laser / E.J. Jung, C.-S. Kim, M.Y. Jeong, M.K. Kim, M.Y. Jeon, W. Jung, Z. Chen // Opt. Express. – 2008. – № 16. – Р. 16552– 16560. 9. Hughes T.P., Young K.M. Mode sequences in ruby laser emission // Nature. – 1962. – № 196. – Р. 332–334. 10. Kir’yanov A.V., Il’ichev N.N. Self-induced laser line sweeping in an ytterbium fiber laser with nonresonant Fabry–Perot cavity // Laser Phys. Lett. – 2011. – № 8. – Р. 305–312. 11. Broad-range self-sweeping of a narrow-line self-pulsing Yb-doped fiber laser / I.A. Lobach, S.A. Babin, S.I. Kablukov, E.V. Podivilov // Opt. Express. – 2011. – № 19. – Р. 17632–17640. 12. Self-scanned single-frequency operation of a fiber laser driven by a self-induced phase grating / I.A. Lobach, S.I. Kablukov, E.V. Podivilov, S.A. Babin // Laser Phys. Lett. – 2014. – № 11. – p. 045103. 13. Single-frequency Bismuth-doped fiber laser with quasicontinuous self-sweeping / I.A. Lobach, S.I. Kablukov, M.A. Melkumov, V.F. Khopin, S.A. Babin, E.M. Dianov // Opt. Express. – 2015. – № 23. – Р. 24833–24842. 14. Self-induced laser line sweeping in tunable erbium-doped fiber laser / P. Honzátko, P. Vojtíšek, P. Navrátil, P. Peterka // Proc. 5th EPSQEOD Europhoton conf., WeP. 28. – Stockholm, Sweden, 2012. 15. Tm-Ho co-doped all-fiber brand-range self-sweeping laser around 1,9 um / X. Wang, P. Zhou, X. Wang, H. Xiao, L. Si // Opt. Express. – 2013. – № 21. – Р. 16290–16295. 16. Lobach I.A., Kablukov S.I. Application of a self-sweeping Yb-doped fiber laser for high-resolution characterization of phase-shifted FBGs // J. Lightwave Technol. – 2013. – № 31. – Р. 2982–2987. 17. Lobach I.A., Tkachenko A.Yu., Kablukov S.I. Optimization and control of sweeping range in Yb-doped self-sweeping fiber laser // Laser Phys. Lett. – 2016. (Принято к печати.) 18. Fourier synthesis with single-mode pulses from a multimode laser / I.A. Lobach, S.I. Kablukov, E.V. Podivilov, A.A. Fotiadi, S.A. Babin // Opt. Lett. – 2015. – № 40. – p. 3671–3674. Влияние условий нагрева в задаче об устойчивости вытяжки полых кварцевых волокон В.П. Первадчук, Д.Б. Владимирова, А.Л. Деревянкина Получено: 14.03.2016 Опубликовано: 06.04.2016 http://doi.org/10.15593/2411-4367/2016.01.04 ![]() Аннотация:
Исследована устойчивость неизотермического процесса вытяжки полого кварцевого волокна, для описания которого построена математическая модель, представляющая собой систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. Анализ стабильности проводился путем оценивания собственных чисел дифференциального оператора задачи. Показано, что имеется существенная зависимость стабильности процесса вытяжки кварцевых трубчатых волокон от температурных и геометрических характеристик печи. Более того, определены оптимальные параметры нагревательного элемента, такие как температура и ширина ядра, при которых значительно увеличивается устойчивость рассматриваемого процесса. Ключевые слова: вытяжка оптических волокон, устойчивость, кратность вытяжки, полое волокно. Сведения об авторах:
В.П. Первадчук Д.Б. Владимирова А.Л. Деревянкина Список литературы: 1. Владимирова Д.Б., Деревянкина А.Л., Женетль А.Р. Анализ влияния температуры нагревательного элемента на стабильность вытяжки кварцевых волокон // Наука и бизнес: пути развития. – 2014. – № 8(38). – С. 81–85. 2. Ярин А.Л. О возникновении автоколебаний при формировании волокна // Прикладная математика и механика. – 1983. – Т. 47, № 1. 3. Voyce C.J., Fitt A.D., Monro T.M. The mathematical modelling of rotating capillary tubes or holey-fibre manufacture // J. Eng. Math. – 2008. – № 60. – P. 69–87. 4. Mathematical Modeling of the Self-Pressurizing Mechanism for Microstructured Fiber Drawing / Ch.J. Voyce, A.D. Fitt, J.R. Hayes, T.M. Monro // Journal of Lightwave Technology. – 2009. –Vol. 27, no. 7, April 1. 5. Барбашин Е.А. Введение в теорию устойчивости. – М.: Наука, 1967. – 224 с. 6. Первадчук В.П., Владимирова Д.Б., Деревянкина А.Л. Исследование влияния технологических и геометрических параметров на стабильность изотермического процесса вытягивания кварцевых труб // Перспективы науки. – 2015. – № 10(73). – С. 110–115. 7. Васильев В.Н., Дульнев Г.Н., Наумчик В.Д. Нестационарные процессы при формировании оптического волокна. Устойчивость процесса вытяжки // Энергоперенос в конвективных потоках. – Минск, 1985. – С. 64–76. 8. Иванов Г.А., Первадчук В.П. Технология производства и свойства кварцевых оптических волокон: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2011. – 171 с. Отечественный опыт производства и применения волоконно-оптических датчиков В.В. Шишкин, И.В. Гранёв, И.С. Шелемба Опубликовано: 06.04.2016 http://doi.org/10.15593/2411-4367/2016.01.05 ![]() Аннотация:
В современном мире из множества существующих и успешно применяемых на практике технологий контроля и измерений физических параметров наиболее перспективными считаются датчики на основе волоконных брэгговских решеток (ВБР) и распределенные датчики на основе комбинационного рассеяния света (эффекта Рамана). Волоконно-оптические датчики обладают множеством преимуществ по сравнению со своими электрическими аналогами. Эти преимущества делают их весьма привлекательными для применения во всех основных отраслях промышленности. В России лидером по производству и реализации решений на основе волоконно оптических датчиков и технологий является компания «Инверсия-Сенсор», опыт которой рассматривается в данной статье. Ключевые слова: волоконно-оптические датчики, системы мониторинга, фотоника, кластер волоконно-оптических технологий, волоконные брэгговские решетки, эффект Рамана. Сведения об авторах:
В.В. Шишкин И.В. Гранёв И.С. Шелемба Список литературы: 1. Udd E. Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and Scientists. – 2nd ed. – 2011. 2. Кузнецов А.Г., Бабин С.А., Шелемба И.С. Распределенный волоконный датчик температуры со спектральной фильтрацией направленными волоконными ответвителями // Квантовая электроника. – 2009. – Т. 39, № 11. – С. 1078–1081. 3. Handbook of Optical Fibre Sensing Technology / Ed. By José Miguel López-Higuera. – 1st ed. – 2002. Оптимальное стабилизирующие управление подвижным тепловым источником в процессе MCVD В.П. Первадчук, Д.Б. Владимирова, Д.Н. Дектярев Получено: 15.02.2016 Опубликовано: 06.04.2016 http://doi.org/10.15593/2411-4367/2016.01.06 ![]() Аннотация:
Рассматривается задача оптимального управления тепловым потоком при парофазном осаждении легирующих добавок в процессе изготовления оптических волокон. Данная задача сформулирована как задача оптимального стабилизирующего управления с распределенным управлением и распределенным наблюдением. Цель управления – поддержание неизменным заданного температурного распределения на нагреваемой поверхности кварцевой трубы. Для квадратичного функционала получена система оптимальности, из решения которой в аналитической форме в явном виде найдена функция управления (тепловой поток). Ключевые слова: оптимальное управление, распределенные системы, система оптимальности, подвижный тепловой источник, процесс MCVD. Сведения об авторах:
В.П. Первадчук Д.Б. Владимирова Д.Н. Дектярев Список литературы: 1. Бутковский А.Г., Пустыльников Л.М. Теория подвижного управления системами с распределенными параметрами. – М.: Наука, 1980. – 384 с. 2. Кубышкин В.А., Финягина В.И. Подвижное управление в системах с распределенными параметрами. – М.: СИНТЕГ, 2005. – 232 с. 3. Егоров А.И. Оптимальное управление тепловыми и диффузионными процессами. – М.: Наука, 1978. – 463 с. 4. Иванов Г.А., Первадчук В.П. Технология производства и свойства кварцевых оптических волокон: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2011. – 171 с. 5. Первадчук В.П., Шумкова Д.Б. Оптимальное управление подвижным тепловым источником // Научно-технические ведомости СПбГПУ. – СПб., 2010. – С. 37–44. 6. Рапопорт Э.Я. Структурное моделирование объектов и систем с распределенными параметрами: учеб. пособие. – М: Высшая школа, 2003. – 299 с. 7. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы: учеб. пособие. – М.: Высшая школа, 1989. – 263 с. 8. Фурсиков А.В. Оптимальное управление распределенными системами. Теория и приложения. – Новосибирск: Научная книга, 1999. – 350 с. 9. Шумкова Д.Б. Оптимальное управление в задачах с неизвестными границами и подвижными источниками: дис. … канд. физ.-мат. наук. – Пермь, 2006. – 111 с. |
Copyright © 2014-2024
РЦИ ПНИПУ |