Архив выпусков

Кислород является одним из широко распространённых химических элементов, большая часть которого находится в стабильном триплетном энергетическом состоянии. Помимо стабильного молекулярного кислорода существует множество активированных форм кислорода. Одной из таких форм и является синглетный кислород 1O2. Синглетный кислород имеет широкий спектр применения во многих сферах деятельности человека, в том числе в медицине в фотодинамической терапии, для стимуляции биопроцессов в организме. В статье рассмотрено изменение показателя преломления жидкой среды при воздействии на нее излучением с различными длинами волн (405, 520, 650, 1270 нм). Показано, что при поглощении молекулой кислорода кванта излучения с энергией, достаточной для перехода в возбужденное состояние (650 и 1270 нм), происходит изменение показателя преломления среды. Таким образом, можно идентифицировать наличие синглетного кислорода в растворе по изменению показателя преломления. Доказано эффективное возбуждение синглетного кислорода лазерным излучением с длиной волны 1270 нм.

Ключевые слова: синглетный кислород, волоконный ВКР-лазер, фотодинамическая терапия, рефрактометр, показатель преломления.

Е.А. Пыжьянова
Студентка, направление подготовки «Фотоника и оптоинформатика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, e-mail: e.a.pyzhyanova@ mail.ru.

В.А. Замысловский
Студент, направление подготовки «Фотоника и оптоинформатика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, e-mail: joker93@mail.ru.

М.В. Ременникова
Младший научный сотрудник лаборатории фотоники Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН, Пермь, Россия, e-mail: maryrem@mail.ru.

1. Мартусевич А.А., Перетягин С.П., Мартусевич А.К. Молекулярные и клеточные механизмы действия синглетного кислорода на биосистемы / НИИ травматологии и ортопедии Минздравсоцразвития России. – Н. Новгород, 2012. – С. 128–134.

2. Костюк В.А., Потапович А.И. Биорадикалы и биоантиоксиданты. – Минск: Изд-во БГУ, 2004. – 174 с.

3. D'Autrеaux B., Toledano M.B. ROs as signalling molecules: mechanisms that generate specificity in ROs homeostasis // Nat Revmol Cell Biol. – 2007. – № 8. – Р. 813–824.

4. Wu W.S. The signaling mechanism of ROs in tumor progression // Cancer metastasis Rev. – 2006. – № 25. – Р. 695–705.

5. Commoner B., Townsend J., Pake G.E. Free radicals in biological materials // Nature. – 1954. – № 174. – Р. 689–691.

6. Fialkow L., Wang Y., Downey G.P. Reactive oxygen and nitrogen species as signaling molecules regulating neutrophil function // Free Radical Biol med. – 2007. – № 42. – Р. 153–164.

7. Briviba K., Klorz I.-O., Sics H. Toxic and signaling effects of photochemically or chemically generated singlet oxygen in biological systems // Biol Chem. – 1997. – № 378. – Р. 1259–1265.

8. Cadenas E., Davies K.J. Mitochondrial free radical generation, oxidative stress and aging // Free Radical Biol med. – 2000. – № 29. – Р. 222–230.

9. Laser-photosensitizer assisted immunotherapy: a novel modality for cancer treatment / W.R. Chen [et al.] // Cancer Lett. – 1997. – № 115. – Р. 25–30.

10. Characterization of photoactivated singlet oxygen damage in single- molecule optical trap experiments / M.P. Landry [et al.] // Biophys J. – 2009. – № 97(8). – Р. 2128–2136.

11. Single toxygen induced DNA damageand mutagenicity inasing lestran dedsV40-based shuttle vector / D.T. Ribeiro [et al.] // Photochem Photobiol. – 1992. – № 55. – Р. 39–45.

12. Herzberg G. Molecular Spectra and Molecular. Structure I: Spectra of Diatomic Molecules. – 2nd ed. – Von Nostrand Reinhold Company, New York, 1950.

13. Arnold S.J., Kubo M., Ogryzlo E.A. Relaxation and reactivity of singlet oxygen // Adv. Chem. Ser. – 1968. – Vol. 77. – P. 133–142.

14. DeRosa M.C., Crutchley R.J. Photosensitized singlet oxygen and its applications // Coordination Chemistry Reviews. – 2002. – Vol. 233. – P. 351–371.

15. Семенишин Н.И. Медицина и здоровье // Фотодинамическая терапия. – 2008.

16. Loewen G.M., Pandey R., Bellnier D. Endobronchial Photodynamic Therapy for Lung Cancer // Lasersin Surgery and Medicine. – 2006. – P. 364–370.

17. Solvent dependence of the steady-staterate of O2 generatio nuponexcitation of dissolved oxygen bycw 1267 nm laser radiation ninairsaturated solutions: Estimates of the absorbance and molar absorption coefficients ofoxygen at thе excitation wave length / A.A. Krasnovsky, Y.V. Roumbal, A.V. Ivanov, R.V. Ambartzumian // Chem. Phys. Lett. – 2006. – Vol. 430, № 4–6. – P. 260–264.

18. Применение диодных лазеров в светокислородной терапии рака / С.Д. Захаров, И.М. Корочкин, А.С. Юсупов, В.В. Безотосный, Е.А. Чешев, F. Frantzen / Физика и техника полупроводников. – 2014. – Т. 48, вып. 1.

19. Применение лазера на парах меди для идентификации первичного фотоакцептора при лазерной терапии / С.Д. Захаров, И.М. Корочкин, А.Н. Солдатов, Е.В. Бабенко, Б.В. Еремеев, Г.М. Капустина, Ю.П. Полунин, В.Б. Суханов, А.С. Шумейко // Оптика атмосферы и океана. – 1996. – Т. 9, № 2.

20. Структурные перестройки в водной фазе клеточных суспензий и белковых растворов при светокислородном эффекте / С.Д. Захаров, А.В. Иванов, Е.Б. Вольф, В.П. Данилов, Т.М. Мурина [и др.] // Квантовая электроника. – 2003. – Т. 33, № 2.

21. Первичные механизмы неспецифического воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения на эритроциты с участием молекулярного кислорода / С.Д. Захаров, С.А. Скопинов, В.М. Чудновский, С.Н. Петров, Н.А. Панасенко, Е.Б. Вольф, Б.В. Еремеев // Известия Академии наук СССР. – 1990. – Т. 54, № 8.

22. Иоффе Б.В., Малышев В.И. Рефрактометрические методы химии. – 3-е изд. – Л., 1983.

В работе рассмотрены мало- и многосенсорные катетеры, позволяющие определять с высоким разрешением как изменения давления и температуры, так и место включения оптоволоконных чувствительных элементов на основе адресных волоконных  брэгговских решеток, а также вопросы создания для них простой и недорогой системы интеррогации с параметрами зондирующих излучений, адаптированных к использованию адресных датчиков. Для малосенсорных манометров рассмотрена задача контроля верхнего и нижнего сфинктеров пищевода (по три решетки на сфинктер с расстоянием между датчиками 0,5–1 см) с помощью гауссовых адресных решеток с малым коэффициентом связи мод. Для многосенсорных катетеров рассмотрена задача контроля перистальтики кишечника (от 6 до 72 сенсоров с расстоянием между датчиками 1–2 см) с помощью плоских адресных решеток с высоким коэффициентом связи мод. Испытания катетеров проводились на специальных роботах. В качестве задатчика давления использовался инсуффлятор электронный эндоскопический ИЭЭ-1/30-«ЭлеПС», способный поддерживать давление в диапазоне от 1 до 30 мм рт. ст. с погрешностью в 0,1 мм рт. ст. Сравнение проводилось с помощью опорного электронного датчика, встроенного в инсуффляторе. Максимальный разброс показаний датчика инсуффлятора и датчиков катетеров составил ±0,1 %, что удовлетворяет требованиям медицинских исследований.

Ключевые слова: оптоволоконный чувствительный элемент, адресная волоконная брэгговская решетка, манометрия высокого разрешения, катетер, давление, температура.

В.В. Пуртов
Аспирант кафедры «Радиофотоника и микроволновые технологии» Казанского национального исследовательского университета – КАИ; директор ООО «ИНФОКОМ-СПб», Санкт-Петербург, Россия, е-mail: purvad@mail.ru.

А.Ж. Сахабутдинов
Кандидат физико-математических наук, докторант, доцент кафедры «Радиофотоника и микроволновые технологии», старший научный сотрудник НИИ прикладной электродинамики, фотоники и живых систем Казанского национального исследовательского университета – КАИ, Казань, Россия, е-mail: kazanboy@yandex.ru.

И.И. Нуреев
Доктор технических наук, доцент кафедры «Радиофотоника и микроволновые технологии»; старший научный сотрудник Казанского квантового центра Казанского национального исследовательского университета – КАИ, Казань, Россия, е-mail: n2i2@mail.ru.

О.Г. Морозов
Доктор технических наук, заведующий кафедрой «Радиофотоника и микроволновые технологии»; директор НИИ прикладной электродинамики, фотоники и живых систем Казанского национального исследовательского университета – КАИ, Казань, Россия, е-mail: microoil@mail.ru.

А.Ф. Аглиуллин
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Радиофотоника и микроволновые технологии» Казанского национального исследовательского университета – КАИ; директор ООО «Научно-производственная фирма МФС», Казань, Россия, е-mail: mfsmed@mail.ru.

1. Королев В.А., Потапов В.Т. Волоконно-оптические датчики для внутриполостного применения в медицине // Вестник новых медицинских технологий. – 2009. – Т. ХVI, № 2. – С. 148–150.

2. Королев В.А., Потапов В.Т. Волоконно-оптические датчики температуры и давления в биомедицине // Вестник новых медицинских технологий. – 2011. – Т. ХVIII, № 3. – С. 256–258.

3. Optical fibre pressure sensors in medical applications / S. Poeggel, D. Tosi, D. Duraibabu, G. Leen, D. McGrath, E. Lewis // Sensors. – 2015. – № 15. – P. 17115–17148.

4. Fiber Bragg Grating for temperature monitoring during medical radiofrequency treatments / G. Palumbo, A. Iadicicco, D. Tosi, P. Verze, N. Carlomagno, V. Tammaro, J. Ippolito, S. Campopiano // Procedia Engineering. – 2016. – Vol. 168. – P. 1308–1311.

5. Optical device for endoscope / S.V. Alekseenko, A.R. Evseev, P.Y. Belousov, A.P. Belousov, L. Diamant, Yu.N. Dubnistchev, D.M. Markovich, V.G. Meledin, A.V. Staroha // International application WO 03/103482 А1. – 15.05.2003. – 23 p.

6. Bueley C., Wild P.M. A flexible, highly sensitive catheter for high resolution manometry based on in-fibre Bragg gratings // Meas. Sci. Technol. – 2013. – Vol. 24. – P. 094003.

7. Fiber bragg grating arrays for high resolution manometry / M. Becker, M. Rothhardt, S. Voigt, A. Teubner, T. Lupke, C. Thieroff, C. Chojetzki, H. Bartelt // Proc. of SPIE. – 2009. – Vol. 7503. – P. 75037A.

8. Belleville C., VanNeste R., Bussiere S. A fiber optic pressure sensor for catheter use // European patent application EP 3141881 A1. – 15.03.2017. – Bull. 11. – 22 p.

9. FiderBragg grating-based pressure transducer catheter / K.M. Bueche, T. Daugherty, D. Nevrla, G.P. Kern // US Patent Application Publication № US 2016/0331926 A1. – 17.05.2016. – 10 p.

10. Bragg grating-based fibre optic sensors in structural health monitoring / M.D. Todd, J.M. Nichols, T. Trickey, M. Seaver, C.J. Nichols // Phil. Trans. R. Soc. A. – 2007. – Vol. 365. – P.317–343.

11. Richards-Kortum R.R. Fiber optic probes for biomedical optical spectroscopy // Journal of Biomedical Optics. – 2003. – Vol. 8. – № 1. – P. 121–147.

12. FISO-LSBrochure. – URL: harvardapparatus.com.

13. Rajan G., Semenova Y., Farrell G. Analysis and performance evaluation of an all-fiber wide range interrogation system for a Bragg grating sensor array // Journal of optics A: pure and applied optics. – 2009. – Vol. 11. – P. 054004.

14. Нуреев И.И. Постановка задач калибровки совмещенных датчиков давления и температуры // Нелинейный мир. – 2015. – Т. 13, № 8. – С. 26–31.

15. Процедура решения задач калибровки совмещенных датчиков давления и температуры / А.Ж. Сахабутдинов, Д.Ф. Салахов, И.И. Нуреев, О.Г. Морозов // Нелинейный мир. – 2015. – Т. 13, № 8. – С. 32–38.

16. Han Ming, Guo Fawen, Lu Yongfeng. Optical fiber refractometer based on cladding-mode Bragg grating // Optics letters. – 2010. – Vol. 35. – № 3. – P. 399–401.

17. Surface-relief fiber Bragg gratings for sensing applications / K.H. Smith, B.L. Ipson, T.L. Lowder, A.R. Hawkins, R.H. Selfridge, S.M. Schultz // Applied Optics. – 2006. – Vol. 45. – № 8. – P.1669–1675.

18. Highly sensitive detection of microbending in single-mode fibers and its applications / Atsushi Nakamura, Keiji Okamoto, Yusuke Koshikiya, Hiroshi Watanabe, Tetsuya Manabe // Optics express. – 2017. – Vol. 25, No. 5. – P. 5742–5748.

19. Нуреев И.И. Радиофотонные полигармонические системы интеррогациикомплексированных датчиков на основе волоконных брэгговских решеток. Ч. 1: Радиофотонные полигармонические методы зондирования // Прикладная фотоника. – 2016. – Т. 3, № 3. – С. 193–220.

20. Нуреев И.И. Радиофотонные полигармонические системы интеррогациикомплексированных датчиков на основе волоконных брэгговских решеток. Ч. 2: Единое поле комплексированных датчиков // Прикладная фотоника. – 2016. – Т. 3, № 3. – С. 221–251.

21. Нуреев И.И. Радиофотонные полигармонические системы интеррогациикомплексированных датчиков на основе волоконных брэгговских решеток. Ч. 3: Полигармонические системы интеррогациикомплексированных волоконно-оптических датчиков // Прикладная фото- ника. – 2017. – Т. 4, № 2. – С. 139–170.

22. Волоконные брэгговские решетки с двумя фазовыми сдвигами как чувствительный элемент и инструмент мультиплексирования сенсорных сетей / Р.Ш. Мисбахов, Р.Ш. Мисбахов, О.Г. Морозов, И.И. Нуреев, А.А. Кузнецов, А.Ж. Сахабутдинов, В.И. Артемьев,В.В. Куревин, В.В. Пуртов // Инженерный вестник Дона. – 2017. – Т. 46, № 3. – С. 24.

23. Pulse shaping with a phase-shifted fiber Bragg grating for antisymmetric pulse generation / G. Curatu, S. LaRochelle, C. Paré, P.-A. Bélanger // Proc. of SPIE. – Vol. 4271. – P. 4271–30.

24. Temporal differentiation of optical signals using a phase-shifted fiber Bragg grating / N.K. Berger, B. Levit, B.Fischer, M. Kulishov, D.V. Plant, J. Azaña // Optics express. – 2007. – Vol. 15, No. 2. – P. 371–381.

25. Волоконно-оптическийтермометр: пат. № 179264 Рос. Федерация / О.Г. Морозов, И.И. Нуреев, В.И. Артемьев, А.А. Кузнецов, Г.А. Морозов, А.Ж. Сахабутдинов, Р.Ш. Мисбахов, В.В. Пуртов, С.В. Феофилактов, В.А. Иваненко, В.Н. Алексеев, А.И. Галимова; заявл. 14.11.2017. Бюл. № 13. – 11 с.

26. Measurement of muscular activity associated with peristalsis in the human gut using fiber Bragg grating arrays / J.W. Arkwright, N.G. Blenman, I.D. Underhill, S.А. Maunder, N.J. Spencer, M. Costa, S.J. Brookes, M.M. Szczesniak, P.G. Dinning // IEEE sensors journal. – 2012. – Vol. 12. – № 1. – P. 113–117.

27. Алюшина С.Г., Морозов О.Г., Нуреев И.И. Полигармонические методы определения температуры на абонентских узлах пассивных оптических сетей // Научно-технический вестник Поволжья. – 2014. – № 2. – С. 77–81.

28. Оптико-электронные системы измерения мгновенной частоты радиосигналов с амплитудно-фазовым модуляционным преобразованием оптической несущей / О.Г. Морозов, Г.А. Морозов, М.Р. Нургазизов, А.А. Талипов // Прикладная фотоника. – 2014. – № 2. – С. 5–23.

29. Сахабутдинов А.Ж., Нуреев И.И., Морозов О.Г. Уточнение положения центральной длины волны врб в условиях плохого соотношения сигнал/шум // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2015. – Т. 18. – № 3–2. – С. 98–102.

30. Катетер для манометрии высокого разрешения на основе однотипных волоконных решеток Брэгга / В.В. Пуртов, О.Г. Морозов, И.И. Нуреев, А.Ф. Аглиуллин, В.И. Артемьев // Научно-технический вестник Поволжья. – 2016. – № 4. – С. 92–95.

Непрерывная лазерная генерация с большой долей мощности вынужденного излучения по отношению к спонтанной эмиссии с широким спектральным диапазоном лазерной генерации (40 нм) была реализована в схемах лазеров на одномодовом эрбиевом кварцевом волокне с концентрацией ионов эрбия 4,5 · 1019 ионов/см3. Растворение активного элемента без образования кластер-групп позволило получить высокую эффективность лазерной генерации при длинах активного волокна меньше 1 м.

Ключевые слова: высоколегированное эрбиевое волокно, одночастотный лазер, минимальная длина резонатора, высокая эффективность лазерной генерации.

А.Р. Рахматуллина
Студентка Пермского государственного национального исследовательского университета, инженер-конструктор ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», Пермь, Россия.

А.А. Поносова
Аспирантка Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия.

И.С. Азанова
Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Физика твердого тела» Пермского государственного национального исследовательского университета, начальник отдела ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», Пермь, Россия, e-mail: shevtsov@pnppk.ru.

А.Б. Волынцев
Доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Физика твердого тела» Пермского государственного национального исследовательского университета, Пермь, Россия, e-mail: voland@рsu.ru.

О.Л. Кель
Начальник отдела ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», Пермь, Россия, e-mail: kel@ppk.perm.ru.

1. Weihua Guan. High-power single-frequency fiber lasers / University of Rochester. – Rochester, New York, 2009. – Р. 199.

2. Continuous-wave and giant-pulse operations of a single-frequency erbium-doped fiber laser / Yu.O. Barmenkov, A.V. Kir’yanov, J. Mora, J.L. Cruz, V. Miguel // Photonics technology letters – 2005. – Vol. 17, № 1. – Р. 28–30.

3. Short single frequency erbium-doped fiber laser / J.L. Zyskind, V. Mizrahi, D.J. DiGiovanni, J.W. Sulhoff // Electronics letters. – 1992. – Vol. 28, № 15. – Р. 1385–1387.

4. Vazquez-Zuniga Luis A., Jeong Yoonchan. Enhancement superbroadband noise-like pulse erbium-doped fiber ring laser with a highly nonlinear fiber for raman gaint // Photonics technology letters. – 2012. – Vol. 24, № 17. – Р. 1549–1551.

5. Li Shenping, Kuksenkov Dmitri V. Stretched-pulse mode-locked all-fiber erbium ring laser with low- nonlinear negative-dispersion singlemode fiber // Fiber Lasers II: Technology, Systems, and Applications. – 2005. – Vol. 5709. – Р. 18–22.

6. Безпрозванных В.Г. Кооперативные АП-конверсионные переходы в активных волоконных световодах // Инновационная наука: междунар. науч. журнал. – 2016. – № 1. – С. 15–18 .

7. Листвин А.В., Швырков Д.В. Оптические волокна для линий связи. – М.: Велком, 2002. – С. 106.

8. Бурков В.Д., Иванов Г.А. Физико-технологические основы волоконно-оптической техники: учеб. пособие. – М.: Изд-во МГУЛ, 2007. – 231 с.

9. Курков А.С. Волоконные лазеры: принципы построения и основные свойства. – Ульяновск: Изд-во УлГУ, 2012. – С. 184.

10. Воронин В.Г., Камынин В.А. Полностью волоконный лазер с внутрирезонаторным интерферометром Маха–Цандера // Прикладная фотоника. – 2015. – Т. 2, № 2. – С. 135–143.

11. Курков А.С., Наний О.Е. Эрбиевые волоконно-оптические усилители // Lightwave Russian Edition. – 2003. – № 1. – С. 14–19.

В работе приводятся результаты измерения максимально-достижимого уровня пиковой мощности в иттербиевом световоде-конусе относительно малой длины (от 1,7 до 2,7 м), обладающем большим поглощением излучения накачки из первой отражающей оболочки (25,5 дБ/м на длине волны 976 нм), при его использовании в финальном каскаде усилителя импульсов с центральной длиной волны 1065 нм и длительностью 7,6 пс.

Ключевые слова: импульсный волоконный лазер, иттербиевые световоды-конусы, нелинейные эффекты.

К.К. Бобков
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории специальных волоконных световодов Научного центра волоконной оптики РАН, Москва, Россия.

В.В. Вельмискин
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории технологии волоконных световодов Научного центра волоконной оптики РАН, Москва, Россия, e-mail: vvv@fo.gpi.ru.

А.Е. Левченко
Кандидат физико-математических наук, зам. директора по общим и техническим вопросам Научного центра волоконной оптики РАН, Москва, Россия, e-mail: a_levchenko@fo.gpi.ru.

Д.С. Липатов
Кандидат химических наук, доцент Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН, Нижний Новгород, Россия, e-mail: lidenis@yandex.ru

М.Е. Лихачев
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, зав. лаборатории специальных волоконных световодов Научного центра волоконной оптики РАН, Москва, Россия, e-mail: likhachev@fo.gpi.ru.

1. Fiber chirped-pulse amplification system emitting 3.8 GW peak power / T. Eidam, J. Rothhardt, F. Stutzki, F. Jansen, S. Hädrich, H. Carstens, C. Jauregui, J. Limpert, A. Tünnermann // Opt. Express. – 2011. – Vol. 19, no. 1. – P. 255–260.

2. Double clad tapered fiber for high power applications / V. Filippov, Yu. Chamorovskii, J. Kerttula, K. Golant, M. Pessa, O.G. Okhotnikov // Opt. Express. – 2008. – Vol. 16, no. 3. – P. 1929–1944.

3. Femtosecond fiber CPA system emitting 830 W average output power / T. Eidam, S. Hanf, E. Seise, T.V. Andersen, T. Gabler, C. Wirth, T. Schreiber, J. Limpert, A. Tünnermann // Opt. Lett. – 2010. – Vol. 35, no. 2. – P. 94–96.

4. Постепенная деградация основной моды в иттербиевых импульсных волоконных лазерах // К.К. Бобков, М.М. Бубнов, С.С. Алешкина, М.Е. Лихачев // Прикладная фотоника. – 2015. – № 2(3). – 287–298.

5. Sub-MW peak power diffraction-limited chirped pulse monolithic Yb-doped tapered fiber amplifier / K. Bobkov, A. Andrianov, M. Koptev, S. Muravyov, A. Levchenko, V. Velmiskin, S. Aleshkina, S. Semyonov, D. Lipatov, A. Guryanov, A. Kim, M. Likhachev // Opt. Express. – 2017. – Vol. 25, no. 22. – P. 26958–26972.

6. A single-mode fiber with chromatic dispersion varying along the length / V.A. Bogatyrev, M.M. Bubnov, E.M. Dianov, A.S. Kurkov, P.V. Mamyshev, A.M. Prokhorov, S.D. Rumyantsev, V.A. Semenov, S.L. Semenov, A.A. Sysoliatin, S.V. Chernikov, A.N. Gur’yanov, G.G. Devyatykh, S.I. Miroshnichenko // J. Lightwave Technol. – 1991. – Vol. 9, no. 5. – P. 561–566.

7. Bogatyrjov V.A., Sysoliatin A.A. An efficient method to produce fibers with outer diameter varying along the length // Proc. SPIE. – 2001. – Рaper 4204.

Рассмотрены задачи управления вытяжкой оптических волокон, модель вытяжки описывается системами дифференциальных уравнений в частных производных, а также задачи оптимизации геометрической формы вытягиваемого волокна, в роли параметра управления выступает скорость готового волокна. Проведен сравнительный анализ двух моделей вытяжки – с наличием конвективных слагаемых в уравнении движения и без них.

Ключевые слова: вытяжка, оптические волокна, оптимальное управление, радиус волокна, распределенные системы.

В.П. Первадчук
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Прикладная математика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, е-mail: pervadchuk@mail.ru.

Д.Б. Владимирова
Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Прикладная математика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, е-mail: pervadchuk@mail.ru.

И.В. Гордеева
Старший преподаватель кафедры «Прикладная математика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, е-mail: boxofemails123@mail.ru.

1. Kao C.K., Hockham G.A. Dielectric-fiber surface wave-guide for optical frequencies // Proc. IEE (Lond.). – 1966. – Vol. 133. – Р. 1151–1158 (Errata: Opt. Lett. – 1997. – Vol. 22. – Р. 484–485).

2. Okoshi T. Optical Fibers. – London: Academic Press, 1982.

3. Harrington J.A. Selected Papers on Infrared Fiber Optics // Milestone Series. – 1990. – Vol. MS-9. – SPIE Press, Bellingham, WA, SPIE Press, Bellingham, WA.

4. Poulain M., Chanthanasinh M., Lucas L. New fluoride glasses // J. Mat. Res. Bull. – 1977. – Vol. 12. – Р. 151–156.

5. Nubling R., Harrington J.A. Optical properties of single-crystal sapphire fibers // Appl. Opt. – 1997. – Vol. 36. – Р. 5934–5940.

6. Hecht J. Understanding fiber optics. – Prentice Hall, 2002.

7. Single mode photonic band gap guidance of light in air / R.F. Cregan, B.J. Mangan, J.C. Knight [et al.] // Science. – 1999. – Vol. 285. – P. 1537–1539.

8. Sensing with microstructured optical fibres / T.M. Monro, W. Belardi, K. Furusawa [et al.] // Meas. Sci. Technol. – 2001. – Vol. 12. – P. 854–858.

9. Murata H. Handbook of optical fibers and cables. – Marcel Dekker Inc., 1988.

10. Paek U.C., Runk R.B. Physical behavior of the neck-down region during furnace drawing of silica fibers // J. Appl. Phys. – 1978. – Vol. 49(8). – P. 4417–4422.

11. Myers M.R. A model for unsteady analysis of perform drawing // AIChE J. – 1989. – Vol. 35. – P. 592–602.

12. Chen C. Transport processes in Drawing of Optical Fibers with Core-cladding Structure: Ph.D. dissertation. – New Brunswick, New Jersey, 2007.

13. Chen C., Jaluria Y. Numerical simulation of transport in optical fiber drawing with core-cladding structure // ASME Heat Transfer/Fluids Engineering Summer Conference, 2004, Charlotte, North Carolina, USA.

14. Sarboh S.D., Milinkovic S.A., Debeljkovic D.L.J. Mathematical model of the glass capillary tube drawing process, Glass Technol. – 1998. – Vol. 39(2). – P. 53–67.

15. Fitt A.D., Furusawa K., Monro T.M., Please C.P. Modeling the fabrication of hollow fibers: capillary drawing // J. Lightwave Tech. – 2001. – Vol. 19(12). – P. 1924–1931.

16. The mathematical modelling of capillary drawing for holey fibre manufacture / A.D. Fitt, K. Furusawa, T.M. Monro, C.P. Please, D.J. Richardson // J. Eng. Math. – 2002. – Vol. 43. – P. 201–227.

17. Roman Kostecki, Heike Ebendorff-Heidepriem, Stephen C. Warren- Smith, Tanya M. Monro. Predicting the drawing conditions for Microstructured Optical Fiber fabrication // Optical Materials Express. – 2014. – Vol. 4, iss. 1. – P. 29–40.

18. Pervadchuk V., Vladimirova D., Gordeeva I. Optimal control of distributed systems in problems of quartz optical fiber production // 6th International Eurasian Conference on Mathematical Sciences and Applications (IECMSA 2017); 15–18 August 2017, Budapest, Hungary: [proceedings] / Amer. Inst. of Physics (AIP). – New York: AIP Publishing, 2018 – Art. 0200036. – (AIP Conference Proceedings; vol. 1926). – URL: https://doi.org/10.1063/1.5020485.

Представлены экспериментальные исследования величины степени остаточной поляризации источника излучения для волоконно-оптического гироскопа на примере эрбиевого суперлюминесцентного волоконного источника оптического излучения (ЭСВИОИ) и схемы деления оптической мощности. Рассчитан один из параметров шумового дрейфа волоконно-оптического гироскопа – случайный дрейф, вызванный неидеальностью поляризационных характеристик оптического блока. Проведен сравнительный анализ DOP при нормальных условиях и в условии изменения температуры.

Ключевые слова: поляризация, степень остаточной поляризации (DOP), волоконно-оптический гироскоп (ВОГ), эрбиевый суперлюминесцентный волоконный источник оптического излучения (ЭСВИОИ), случайный дрейф, деполяризованное излучение.

Д.А. Летов
Студент магистратуры направления «Материалы и технологии волоконной оптики» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, е-mail: permoffender@ yandex.ru.

Я.Д. Токарева
Студентка бакалавриата направления «Фотоника и оптоинформатика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, е-mail: yanoti@yandex.ru.

1. Azzam R.M.A., Bashara N.M. // Elipsometry and polarized light. – 1997. – 583. – Р. 15.

2. Lefevre H.C. The fiber-optic gyroscope: challenges to become the ultimate rotation-sensing technology // Optical Fiber Technology. – 2013. – Vol. 19, № 6. – P. 828–832. DOI: 10.1016/j.yofte.2013.08.007

3. Горохов С.Л. Волоконно-оптические гироскопы: обзор // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2005. – Вып. 3. – С. 60–67.

4. Методы построения высокостабильных эрбиевых суперлюминесцентных волоконных источников оптического излучения / А.С. Алейник, Н.Е. Кикилич, А.А. Козлов [и др.] // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2016. – Т. 16, № 4. – С. 593–607. DOI: 10.17586/2226-1494-2016- 16-4-593-607

5. Сравнительный анализ волоконно-оптических гироскопов на деполяризованнои излучении / М.И. Коптенков, Е.В. Шаховцев [и др.] //Системный анализ, управление и обработка информации в космической отрасли. – 2015. – Т. 3. – С. 57–62.

Рассмотрены вопросы мониторинга повреждений элементов авиационной конструкции. По результатам исследования гладких образцов и панелей приведены результаты усталостных характеристик оптоволоконных датчиков, импрегнированных в матрицу композитного материала. Предложен метод контроля целостности конструкции из алюминиевых сплавов на основе анализа кинетики местного напряженно-деформированного состояния. Приведены результаты оценки зон изменения напряженно деформированного состояния (НДС) с помощью конечно-элементного (КЭ) расчета с учетом определения параметров усталостных трещин на разных стадиях повреждения.

Ключевые слова: волоконно-оптические датчики, мониторинг состояния конструкции, полимерный композитный материал, кинетика местного НДС.

А.A. Баутин
Аспирант ЦАГИ, инженер НИК прочности ЛА Центрального аэродинамического института им. проф. Н.Е. Жуковского – ЦАГИ, Московская область, Жуковский, Россия, е-mail: andrey.bautin@tsagi.ru.

Ю.A. Свирский
Кандидат технических наук, начальник отдела НИК прочности ЛА Центрального аэродинамического института им. проф. Н.Е. Жуковского – ЦАГИ, Московская область, Жуковский, Россия, е-mail: yury.svirsky@tsagi.ru.

А.В. Панков
Кандидат технических наук, заместитель начальника (по фундаментальным исследованиям) НИК прочности ЛА Центрального аэродинамического института им. проф. Н.Е. Жуковского – ЦАГИ, Жуковский, Россия, е-mail: andrey.pankov@tsagi.ru.

Р.В. Воронков
Заместитель начальника (по испытаниям) НИК прочности ЛА Центрального аэродинамического института им. проф. Н.Е. Жуковского – ЦАГИ, Московская область, Жуковский, Россия, е-mail: rostislav.voronkov@tsagi.ru.

1. Heuninckx B. Availability Improvements in New Transport Aircraft – The Case of the A400M // F.: RTO-MP-AVT-144. – 2010. – Р. 10–24.

2. Бортовые измерительные системы / НПП «Мера». – М., 2016. – С. 1–32.

3. Svirskiy Yu., Dubinskiy V. Outline of aircraft structure health and usage monitoring systems and methods used for their realizations // Proceedings of 28th International congress of the aeronautical sciences. – Australia, 2012.

4. Обеспечение летной годности воздушных судов гражданской авиации по условиям прочности / С.В. Бутушин, В.В. Никонов, Ю.М. Фейгенбаум, В.С. Шапкин. – М.: ИНСОФТ, 2013. – С. 1–768.

5. Harting D.R. The S/N Fatigue-life gage: A direct means of measuring cumulative fatigue damage // Experimental Mechanics. – 1966. – 6: 19A. – URL: https://doi.org/10.1007/BF02326230.

6. Fatigue Gage Utilizing Surface Roughening of Aluminum Foil / Y. Nagase [et al.] // J. Eng. Mater. Technol. – Jan 01, 1995. – 117(1). – P. 56–61(6 pages). DOI: 10.1115/1.2804372

7. Dumanis-Modan A., Grandt Jr A.F. Development of a sidegrooved crack gage for fleet tracking of fatigue damage // Engineering Fracture Mechanics. – 1987. – Vol. 26, iss. 1. – P. 95–104.

8. Цымбалюк В.И. Разработка системы мониторинга переменной нагруженности и накопленной усталостной повреждаемости // Ж.: ЦАГИ (отчет). – 2014. – C. 1–43.

9. Kahandawa G.C. Monitoring Damage in Advanced Composite Structures Using Embedded Fibre Optic Sensors. – T.: University of southern queensland. – 2012. – P. 1–257.

10. Structural Health Monitoring for Composite Materials / Jian Cai, Lei Qiu, Shenfang Yuan, Lihua Shi, PeiPei Liu, Dong Liang. – N.: INTECH, 2012. – P. 37–60.

11. Damage Studies in Composite Structures for Structural Health Monitoring using Strain Sensors / Ramesh Sundaram, Kamath G., Nitesh Gupta M., Subba Rao M. // B.: Advanced Composites Division, National Aerospace Laboratories. – 2010. – P. 1–17.

12. Бортовые системы мониторинга (БСМ) и перспективы применения в них волоконно-оптических датчиков / Ю.А. Свирский, Ю.П. Трунин, А.В. Панков, М.Д. Зайцев, В.Ф. Фагалов // Композиты и наноструктуры. – 2017. – Т. 9, № 1. – С. 35–44.

В работе рассмотрена одномерная модель вытяжки кварцевых оптических волокон, решена задача устойчивости параметров вытяжки, выполнены два численных эксперимента, демонстрирующих состояния устойчивости или неустойчивости в зависимости от величин малых гармонических колебаний, вносимых в систему, а также от значений пар (Re, Е) – «число Рейнольдса – кратность вытяжки».

Ключевые слова: вытяжка оптических волокон, устойчивость, возмущения, кратность вытяжки.

В.П. Первадчук
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Прикладная математика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, e-mail: pervadchuk@ mail.ru.

Д.Б. Владимирова
Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Прикладная математика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, е-mail: pervadchuk@ mail.ru.

А.Л. Деревянкина
Старший преподаватель кафедры «Прикладная математика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, е-mail: anechka-d11@mail.ru.

1. Radev St., Onofri F.R.A., Lenoble A. Tadrist Review on the Instability and Optics of Capillary jets and glass fibres: a fruitfull collaboration between Institute of mechanics and IUSTI // Journal of Theoretical and Applied Mechanics. – 2013. – 43(2). – Р. 5–30.

2. Debye P., Daen J. Stability Considerations on Nonviscous Jets Exhibiting Surface or Body Tension // The Physics of Fluids. – 1959. – 2. – Р. 416–421.

3. Entov V.M., Yarin A.L. Dynamics of Liquid Jets / Institute for Problem in Mechanics. USSR Acad. Sci. – Preprint No. 127. – Moscow, 1979.

4. Entov V.M., Yarin A.L. The Dynamics of Thin Liquid Jets in Air // Journal Fluid Mech. – 1984. – 140. – Р. 91–111.

5. Radev S., Tadrist L., Onofri F. Sinuous Instability of a Viscous CapillaryJet injected into an Immiscible Non-viscous Fluid. PART I: 3D-equation of Motionof a Slender Jet in the Moving Trihedron of the Jet Axis // Journal Theoret. Appl. Mech. – 2007. – 37. – No. 1. – Р. 23–38.

6. Radev St., Onofri F., Tadrist L. Sinuous instability of a viscous capillary jet injected into an immiscible non-viscous fluid. PART II: Different forms and numerical analysis of the numerical analysis of the dispersion equation // Journal of Theoretical and Applied Mechanics. – 2007. – 37(2). – 15–32.

7. Radev S.P., Boyadjiev T.L., Onofri F. Mathematical modeling of a steady glass fiber drawing process // Conference: All-Russian Seminar on Aerohydrodynamics, At St. Petersburg, Russia. – Vol. E11-2008-161.

8. Владимирова Д.Б., Деревянкина А.Л., Женетль А.Р. Влияние нелинейных эффектов на устойчивость процесса вытяжки оптического волокна // Перспективы науки. – 2014. – № 3(54). – С. 60–64.

9. 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.

10. Ярин А.Л. О возникновении автоколебаний при формировании волокна // Прикладная математика и механика. – 1983. – Т. 47, вып. № 1.

В настоящее время возрос интерес промышленности к кварцевым концентратам повышенной чистоты, а именно особо чистого кварца. В частности, это может найти применение в производстве оптических волокон. Важным параметром для применения в волоконной оптике особо чистого кварца является концентрация гидроксильных групп. В данной работе рассматривается разработка метода оптического анализа концентрации гидроксильных групп в образцах из чистого кварца на основе измерения поглощения в области длины волны 1400 нм. В работе приведены теоретические рассуждения о чувствительности метода, о границах применения. Описываются результаты эксперимента по измерению поглощения на трех образцах крупки чистого кварца, погруженных в иммерсионную жидкость.

Ключевые слова: концентрация гидроксильных групп, чистый кварц, крупка, иммерсионная жидкость, спектр поглощения.

В.В. Бурдин
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Лаборатории фотоники Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, доцент общей физики, доцент кафедры «Общая физика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, е-mail: vlaburdi@mail.ru.

Д. Клод
Инженер лаборатории фотоники Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук, Пермь, Россия.      

Ю.А. Константинов
Кандидат технических наук, научный сотрудник Лаборатории фотоники Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук, Пермь, Россия, е-mail: yuri.al.konstantinov@ro.ru.

А.С. Смирнов
Младший научный сотрудник Лаборатории фотоники Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук, г. Пермь, заведующий учебной лабораторией Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, е-mail: a.s.smrnv@gmail.com.

В.П. Первадчук
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Прикладная математика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Россия, e-mail: pervadchuk@mail.ru.

1. Zhuravlev L.T. Concentration of Hydroxyl Groups on the Surface of Amorphous Silicas // Langmuir. – 1987. – 3. – 316–318.

2. Пат. № 1099226 СССР / А.В. Киселев, В.И. Лыгин, К.Л. Щепалин, Ю.И. Байков, С.С. Дьяконов); Госкомитет по делам изобр. и открытий. – URL: http://www.findpatent.ru/ patent/109/1099226.html.

3. Спектрофотометрический метод анализа // Сайт «Лакокрасочная промышленность». – URL: http://lkmprom.ru/analitika/ spektrofotometricheskiy-metod---zadachi-i-primenen.

4. ГОСТ 17555–72. Пластмассы. Методы определения гидроксильных групп в эпоксидных смолах и эпоксидированных соединениях. – URL: https://allgosts.ru/83/080/gost_17555.

5. Особо чистый кварц Урала как сырье для получения кварцевого стекла для микроэлектроники и волоконно-оптических систем: кварцевые месторождения, строение и свойства кварца, технологии обогащения и синтеза // В.Н. Анфилогов, В.Н. Быков, М.А. Игуменцева, А.И. Белковский, Р.Ш. Насыров, Л.Я. Кабанова, П.А. Ардышев, М.В. Штенберг // Проблемы минерагении России. – С. 173–187. – URL: https://onznews.wdcb.ru/ebooks/minerageny/chap_1.1.9.pdf.

6. Plotnichenko V.G., Sokolov V.O., Dianov E.M. // Journal of Non- Crystalline Solids. – 2000. – 261. – Р. 186–194.

7. Measuring the Low OH Content in Quartz Glass, Bert Sloots Philips Lighting Quartz & Special Glass Factory, P.O. Box 150, 9670 AD Winschoten, The Netherlands, e-mail: bert.sloots@philips.com

8. Elliott C.R., Newns G.R. Near Infrared Absorption Spectra of Silica: OH Overtones // Appl. Spectrosc. – 1971. – № 25. – Р. 378–379.

9. Hale G.M., Querry M.R. // Appl. Opt. – 1973. – № 12. – С. 555–563.

10. Кузьмичев А.С., Надеждинский А.И., Понуровский Я.Я. // Квантовая электроника. – 2011. – Т. 41, № 7. – С. 650–655.

11. Михайленко С.Н., Бабиков Ю.Л., Головко В.Ф. Информационно-вычислительная система «Спектроскопия атмосферных газов». Структура и основные функции // Оптика атмосферы и океана. – 2005. – Т. 18, № 09. – С. 765–776.