Архив выпусков

Ослабление резьбовых крепежных элементов может привести к снижению предварительного натяга, вызвать усталостное разрушение болтов и серьезно снизить надежность механических конструкций. Своевременное обнаружение такого ослабления является эффективным методом раннего предотвращения техногенной катастрофы или экономических потерь. Перспективное направление в области мониторинга состояния сложных конструкций в процессе их эксплуатации связано с созданием интеллектуальных материалов или смарт-систем на основе использования сенсорных элементов. В работе рассмотрены основные технические проблемы эксплуатации интеллектуального крепежа – болтового соединения с встроенной волоконной брэгговской решеткой (ВБР). Приведены расчеты и прочностные испытания интеллектуальных крепежей, описаны проблемы, возникающие при эксплуатации таких систем, и пути их решения.

Ключевые слова: оптоволоконные датчики, испытания на прочность конструкции, смарт-материалы, интеллектуальный крепёж.

Банников М.В.
Кандидат физико-математических наук, cтарший преподаватель кафедры «Общая физика» Пермского государственного национального исследовательского университета, научный сотрудник исследовательской лаборатории сенсорики и перспективных средств измерения, научный сотрудник лаборатории физических основ прочности Института механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, e-mail: mbannikov@icmm.ru.

Попов Е.С.
Студент кафедры «Общая физика» Пермского государственного научного исследовательского университета, лаборант научно-исследовательской лаборатории сенсорики и перспективных средств измерения, Пермь, e-mail: yevgeniy.popov.0101@mail.ru.

Юрина А.Д.
Магистрант кафедры «Общей физики» Пермского государственного научного исследовательского университета, лаборантка научно-исследовательской лаборатории сенсорики и перспективных средств измерения, Пермь, e-mail: sandrayur@icloud.com.

Кондрашов А.Н.
Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Общая физика» Пермского государственного научного исследовательского университета, заведущий исследовательской лабораторией сенсорики и перспективных средств измерения, Пермь, e-mail: akon.psu@yandex.ru.

1. Каблов Е.Н. Применение оптического волокна в качестве датчиков деформации в полимерных композиционных материалах // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2010. – Т. 3. – С. 10–15.

2. Махсидов В.В. К вопросу об интеграции оптоволокна в ПКМ и измерении деформации материала с помощью волоконных брэгговских решеток // Механика композиционных материалов и конструкций. –
2014. – Т. 20, № 4. – С. 568–574.

3. Ташкинов М.А., Матвеенко В.П. Оптимизация механических характеристик моделей слоистых композитов с использованием внедренных волоконно-оптических датчиков деформаций // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2018. – № 4. – С. 136–144.

4. Расчетные и экспериментальные исследования оценки механического поведения образцов из полимерных композиционных материалов с внедренным Smart-слоем / М.А. Баранов, А.С. Никифоров, А.О. Микрюков, Д.А. Ермаков // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2021. – № 4. – С. 162–177. DOI: 10.15593/perm.mech/2021.4.15

5. Нгуен Суан Мань, Попов Г.А., Свинцов В.Я. Датчики давления на основе оптоволоконных материалов в автоматизированных системах контроля фундамента здания // Вестник Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер. Управление, вычисл. техн. информ. – 2014. – № 2. – С. 46–51.

6. Pressure test of a prestressed concrete cylinder pipe using distributed fiber optic sensors / Kangping Li, Yanlong Li, Peng Dong, Zuorong Wang, Tiesheng Dou, Jinghua Ning, Xiaonong Dong, Zheng Si // Instrumentation and results, Engineering Structures. – Vol. 270. – 2022. – 0141–0296. – URL: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114835.

7. Bolt, stud or fastener having an embedded fiber optic Bragg grating sensor for sensing tensioning strain: USA. Patent / A.D. Hay. – 1999.

8. A comprehensive review of loosening detection methods for threaded fasteners / Jiayu Huang, Jianhua Liu, Hao Gong, Xinjian Deng // Mechanical Systems and SignalProcessing – 2022. – Vol. 168.

9. Clamp looseness detection using modal strain estimated from FBG based operational modal analysis / Wang Z., Liu M., Zhu Z., Qu Y., Wei Q., Zhou Z., Yang F. // Measurement. – 2019. – 137. – P. 82–97.

10. An FBG based smart clamp for the detection of incipient clamp looseness in industrial piping system / Z. Wang, M. Liu, Z. Zhou, Y. Qu, Q. Wei, L. Hong, F. Yang // Measurement. – 2019. – 140. – P. 416–426.

11. Pipeline leak detection and corrosion monitoring based on a novel FBG pipe-fixture sensor / J. Wang, L. Ren, Z. Jia, T. Jiang, G. Wang // Structural Health Monitoring. – 2022. – Vol. 21(4). – P. 1819–1832. DOI: 10.1177/14759217211044966

12. A novel pipeline leak detection and localization method based on the FBG pipe-fixture sensor array and compressed sensing theory / Jiajian Wang, Liang Ren, Ziguang Jia, Tao Jiang, Guo-xin Wang // Mechanical Systems and Signal Processing. – Vol. 169. – 2022. – URL: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2021.108669.

13. Fiber Bragg grating monitoring of full-bolt axial force of the bolt in the deep strong mining roadway / P. Wang, N. Zhang, J. Kan, Z. Xie, Q. Wei, W. Yao // Sensors. – 20 (15). – 2020. – Vol. 4242

В работе рассматриваются технологические и эксплуатационные характеристики волоконно-оптического датчика концентрации молекулярного водорода на основе интерферометра Фабри–Перо. Показана возможность регистрации концентрации водорода по деформации мембраны с осажденным на ее внешнюю поверхность слоем Al₂O₃/Ta/SiO₂. Осажденная пленка α-тантала обеспечивает высокую диффузию водорода и позволяет создавать датчики с быстрым откликом к водороду, менее 10 с. Установлено практически полное отсутствие кросс-чувствительности датчика к температуре в диапазоне от 20 до 80 °C при давлении водорода 1 атм.

Ключевые слова: волоконно-оптический датчик, водород, интерферометр Фабри–Перо, тантал, кварцевое стекло, мембрана.

Минкин А.Н.
Старший преподаватель кафедры «Физической химии» ФГАОУ ВО ПГНИУ, начальник отдела ПАО «ПНППК», Пермь, Россия, e-mail: minkin.90@gmail.com.

Жикина Л.А.
Аспирант кафедры «Охрана окружающей среды» ФГАОУ ВО «ПНИПУ», начальник лаборатории ПАО «ПНППК», Пермь, Россия, e-mail: lusyzh@gmail.com.

Медведева Н.А.
И.о. заведующего кафедрой физической химии ПГНИУ, Заведующий лабораторией особо чистых материалов для фотоники ПГНИУ, Пермь, Россия, e-mail: nata-kladova@yandex.ru.

Котлячков М.С.
Магистр кафедры «Нанотехнологии и микросистемная техника» ФГАОУ ВО «ПГНИУ», инженер-исследователь ПАО «ПНППК», Пермь, Россия, e-mail: mxmktlchkv@gmail.com.

1. Травкина А.И., Колин С.А. Альтернативные виды моторного топлива // Вестник международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. − 2020. − Т. 25. − № 2. − С. 14–20.

2. Месяц Г.А., Прохоров M.Д. Водородная энергетика и топливные элементы // Вестник российской академии наук. − 2004. − Т. 74. − № 7. − С. 579− 597.

3. Yousef SH Najjar, S. Mashareh Hydrogen Leakage Sensing and Control: (Review) / // Biomed J. Sci. & Tech. Res. − 2019. − Vol. 5. − No. 21. − Р. 16228−16240. DOI: 10.26717/BJSTR.2019.21.003670

4. Recent advancements in optical fiber hydrogen sensors / Y. Zhang, H. Peng, X. Qian, Y. Zhang, G. An & Y. Zhao // Sensors and Actuators B: Chemical. − 2017. − No. 244. − Р. 393–416. DOI: 10.1016/j.snb.2017.01.004

5. Hydrogen sensors – A review / T. Hübert, L. Boon-Brett, G. Black & U. Banach // Sensors and Actuators B: Chemical. − 2011. − No. 157. − Р. 329–352. DOI: 10.1016/j.snb.2011.04.070

6. Chen K., Yuan D., Zhao Y. Review of optical hydrogen sensors based on metal hydrides: Recent developments and challenges // Optics & Laser Technology. − 2021. No. 137. P. 1−21. DOI: 10.1016/- j.optlastec.2020.106808

7. A compact hydrogen sensor based on the fiber-optic Fabry-Perot interferometer / X. Zhou, F. Ma, H. Ling, B. Yu, W. Peng & Q. Yu // Optics & Laser Technology. − 2020. − No. 124. − 105995. DOI: 10.1016/- j.optlastec.2019.105995

8. High-sensitivity and fast-response fiber-tip Fabry–Pérot hydrogen sensor with suspended palladium-decorated graphene / Jun Ma, Yanglin Zhou, Xue Bai, Kai Chen and Bai-Ou Guan // Nanoscale. − 2019. No. 11. − 15821. DOI: 10.1039/c9nr04274a

9. Fiber optic hydrogen sensor based on a Fabry– Perot interferometer with a fiber Bragg grating and a nanofilm / Junxian Luo, Shen Liu, Peijing Chen, Shengzhen Lu, Qiang Zhang, Yanping Chen, Bin Du, Jian Tang, Jun He, Changrui Liao and Yiping Wang // Lab Chip. − 2021. − No. 21. – P. 1752−1758. DOI: 10.1039/d1lc00012

10. A compact hydrogen sensor based on the fiber-optic Fabry-Perot interferometer / Xinlei Zhou, Fengxiang Ma, Haitao Ling, Binjun Yu, Wei Peng, Qingxu Yu // Optics and Laser Technology. − 2020. − No. 124. − P.105995. DOI:10.1016/j.optlastec.2019.105995

11. Wang Fabry-Perot Interferometer Sensor Fabricated by Femtosecond Laser for Hydrogen Sensing / M. Wang, M. Yang, J. Cheng, C.R. Guilin Zhang, D. N. Liao // IEEE Photonics Technology Letters. − 2012. − No. 25(8). − P. 713–716. DOI:10.1109/LPT.2013.2241421

12. High finesse interferometric hydrogen sensor based on fiber-optic Fabry-Perot cavity modulations / Young Ho Kim, Chanki Lee, Ji Hey Kwon, Yong-Tak Lee, Byeong Ha Lee // 22nd International Conference on Optical Fiber Sensors. 2016. − Vol. 8421. − 84216D-1. DOI: 10.1117/- 12.975120

13. Optical hydrogen sensing beyond palladium: Hafnium and tantalum as effective sensing materials / L.J. Bannenberg, C. Boelsma, H. Schreuders, S. Francke, N.J. Steinke, A.A. van Well, B. Dam // Sensors and Actuators B: Chemical. − 2019. − No. 283. P. 538–548. DOI:10.1016/- j.snb.2018.12.029

14. Evaluation of tantalum-based materials for hydrogen separation at elevated temperatures and pressures / K.S. Rothenberger, B.H. Howard, R.P. Killmeyer, A.V. Cugini, R.M. Enick, F. Bustamante, M.V. Ciocco, B.D. Morreale, R.E. Buxbaum // Journal of Membrane Science. − 2003. − No. 218(1-2). − P. 19–37. DOI:10.1016/s0376-7388(03)00134-0

15. Опыт разработки термостойкого, радиационно-стойкого и водородостойкого оптического волокна / И.С. Азанова, Д.И. Шевцов, О.Л. Вохмянина, И.Д. Саранова, А.Н. Смирнова, М.И. Булатов, Е.А. Поспелова, Ю.О. Шаронова, Т.В. Димакова, П.Ф. Кашайкин, А.Л. Томашук, А.Ф. Косолапов, С.Л. Семёнов // Фотоника. − 2019. − Т. 13. − № 5. − С. 444−450. DOI: 10.22184/FRos.2019.13.5.444.450

16. Минкин А.М. Технология изготовления чувствительного элемента кварцевого акселерометра методом объемной микрообработки // Прикладная фотоника. − 2019. – Т. 6. − № 3–4. − С. 147−159.

17. Жикина Л.А. Особенности соединения изделий из кварцевого стекла // Вестник Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. Прикладная экология. Урбанистика. − 2021. − №3. − С. 115−123. DOI: 10.15593/2409-
5125/2021.03.10

Рассматривается сформированная под действием эффекта плавления оптического волокна квазипериодическая структура микронеоднородностей, которая может быть использована как чувствительный элемент для оптического датчика на основе интерферометра Фабри–Перо или оптического рассеивателя излучения с улучшенными параметрами гибкости и прочности. Математическое моделирование процесса прохождения и отражения излучения на микрополостях внутриволоконной структуры позволит спрогнозировать характеристики разрабатываемых сенсоров. Моделирование производилось в пакете моделирования COMSOL Multyphysics. Рассмотрен участок одномодового волокна SMF-28e с размещенными в сердцевине микронеоднородностями, размеры которых были измерены в ходе эмпирического исследования. Для решения задачи составлена система уравнений, описывающая распространение плоской электромагнитной волны в веществе. Полученные результаты показали, что расчетный спектр отражения качественно совпадает с измеренным значением, но не описывает его с высокой точностью. Это может быть связано с тем, что модель не учитывает межмодовую интерференцию в волокне и не имеет введенной зоны расплава вокруг микрополостей, так как такая зона расплава имеет сложное распределение показателя преломления и состав.

Ключевые слова: модель, оптический пробой, интерферометр Фабри–Перо, рассеиватель, эффект плавления, структура.

Конин Ю.А.
Аспирант кафедры лазерной фотоники и оптоэлектроники Санкт-Петербургского университета ИТМО, инженер-исследователь лаборатории волоконных лазеров ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», Пермь, e-mail: yuri-konin@ya.ru.

Старикова В.А.
Аспирантка Пермского национального исследовательского политехнического университета, инженер-исследователь лаборатории волоконных лазеров ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», Пермь, e-mail: scherbakova.vict@mail.ru.

Петухова А.Ю.
Инженер-исследователь лаборатории волоконных лазеров ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», Пермь, e-mail: umalia.ookami.98@mail.ru.

Грачев Н.А.
Инженер-исследователь лаборатории волоконных лазеров ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», Пермь, e-mail: GrachevNA@pnppk.ru.

Петров А.А.
Старший преподаватель, научный сотрудник Института лазерных технологий Университета ИТМО, Санкт-Петербург, e-mail: aapetrov@itmo.ru.

Перминов А.В.
Доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой «Общая физика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, e-mail: perminov1973@mail.ru.

1. Bufetov I.A., Dianov E.M. Optical discharge in fibre light guides // Adv. of Physical Sciences. – 2005. – Т. 175. – № 1. – С. 100–103.

2. Shuto Yoshito. Fiber Fuse Phenomenon. – 3rd edition. – 2021.

3. Hitz B. How to save fiber from 'the fuse' // Photonics Spectra. – 2004. – 38.

4. Domingues Fatima, Radwan Ayman. Optical Fiber Sensors for loT and Smart Devices. – 2017. DOI: 10.1007/978-3-319-47349-9.

5. Hydrostatic pressure sensor based on micro – cavities developed by the catastrophic fuse effect / M.F. Domingues, T. Paixão, E. Mesquita, N. Alberto, P. Antunes, H. Varum, P.S. André // Instituto de Tele- comunicações – Aveiro. Campus de Santiago, 3810 – 193 Aveiro, Portugal. – Proc. of SPIE. – Vol. 9634 96345M-4.

6. Structural characteristics of internal microcavities produced in optical fiber via the fuse effect / Y.A. Konin, V.A. Scherbakova, M.I. Bulatov, N.V. Malkov, A.S. Lucenko, S.S. Starikov, N. Grachev, A.V. Perminov, A.A. Petrov // Journal of Optical Technology. – 2021. – Vol. 88, No. 11. – P. 672–677.

7. Study of micro – cavities formed by optical breakdown under the influence of a magnetic field / Yu.A. Konin, V.A. Scherbakova, A.V. Perminov, A.Yu. Petuhova // Optics Communications. – 2022. – Vol. 517. – 128242. – URL: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2022.128242.

8. Payne D.N., Gambling W.A. Zero material dispersion in optical fibres // Electron. Lett. – 1975. – Vol. 11, No. 4. – P. 176–178.

9. L.G. Cohen, C. Lin, W.G. French Total dispersion in step – index monomode fibres // Electron. Lett. – 1979. – Vol. 15, No. 13. – P. 394–395.

10. Cohen L.G., Lin C., French W.G. Tailoring zero chromatic dispersion into the 1.5–1.6 μm low-loss spectral region of single-mode fibres // Electron. Lett. – 1979. – Vol. 15, No. 12. – P. 334–335.

Показана реализация волоконно-оптического акселерометра на базе интерферометра Фабри-Перо, полностью изготовленного из кварцевого стекла по бесклеевой технологии. Предложена конструкция упругого МЭМС-элемента, которая имеет относительную чувствительность к ускорению, равную 130 нм/g, что подтверждено численными и экспериментальными исследованиями. По результатам моделирования определена частота собственных колебаний виброчувствительного элемента, равная 1470 Гц. Проведены испытания датчика в диапазоне частот внешних инерционных воздействий от 20 до 1020 Гц.

Ключевые слова: акселерометр, волоконно-оптический датчик, вибрация, интерферометр Фабри–Перо, кварцевое стекло, микроэлектромеханические системы.

Котлячков М.С.
Магистр кафедры «Нанотехнологии и микросистемная техника» Пермского государственного национального исследовательского университета, инженер-исследователь ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», Пермь, Россия, e-mail: mxmktlchkv@gmail.com.

Минкин А.Н.
Старший преподаватель кафедры «Физическая химия» Пермского государственного национального исследовательского университета, начальник отдела ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», Пермь, Россия, e-mail: minkin.90@gmail.com.

Жикина Л.А.
Аспирантка кафедры «Охрана окружающей среды» Пермского национального исследовательского политехнического университета, начальник лаборатории ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», Пермь, Россия, e-mail: lusyzh@gmail.com.

Оглезнев А.А.
Технический директор ООО «Инверсия-Сенсор», Пермь, e-mail: ogleznev@i-sensor.ru.

1. Abozyd S., Toraya A., Gaber N. Design and modeling of fiber-free optical MEMS accelerometer enabling 3D measurements // MDPI Micromachines. – 2022. – Vol. 13. – Iss. 3. – P. 1–19.

2. MEMS accelerometer for mechanical vibration analysis: a comprehensive review with applications / M. Varanis, A. Silva, A. Mereles, R. Pederiva // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. – 2018. – Vol. 40. – P. 1–18.

3. Highly sensitive fiber-optic accelerometer by grating inscription in specific core dip fiber / Q. Rong, T. Guo, W. Bao, Z. Shao, G. Peng, X. Qiao // Scientific Reports. – 2017. – Vol. 7. – P. 1–9.

4. Sensing techniques and interrogation methods in optical MEMS accelerometers / B. Malayappan, P. Lakshmi, P. Rao, K. Ramaswamy, P. Pattnaik // IEEE Sensors Journal. – 2022. – Vol. 22. – Iss. 7. – P. 6232–6246.

5. A MEMS fiber-optic Fabry-Perot vibration sensor for high-temperature applications / J. Qian, P. Jia, H. Liu, Q. Ren, J. Liu, L. Qin, J. Xiong // IEEE Access. – 2022. – Vol. 10. – P. 42908–42915.

6. Miniature tri-axis accelerometer based on fiber-optic Fabry-Perot interferometer / Z. Qu, P. Lu, W. Zhang, W. Xiong, D. Liu, J. Zhang // Opt. Express. – 2022. – Vol. 30. – Iss. 13. – P. 23227–23237.

7. Design, fabrication, characterization and application of an ultra-high temperature 6H-SiC sapphire fiber optic vibration sensor / Y. Huang,F. Tang, D. Ma, Z. Liu, X. Wang // IEEE Photonics Journal. – 2019. – Vol. 11. – Iss. 5. – P. 1–9.

8. Hernandez G. Fabry-Perot interferometers // Laser and Particle Beams. – 1986. – Vol. 4. – Iss. 2. – P. 7–9.

9. A MEMS based Fabry-Perot accelerometer with high resolution / M. Zhao, K. Jiang, H. Bai, H. Wang, X. Wei // Microsystem Technologies. – 2020. – Vol. 26. – P. 1961–1969.

Рассматриваются различные варианты алгоритмов калибровки распределенного оптоволоконного датчика температуры с целью модификации двухточечного алгоритма калибровки и повышения точности перевода рефлектограммы в термограмму. В качестве модификации предлагается использовать дополнительный признак исходного сигнала, основанный на его первой производной. Предложена схема построения обобщенного эвристического алгоритма, учитывающего множественные признаки рефлектограммы. Точность двухточечного и модифицированного (трехточечного) алгоритмов оценивалась на термостатированных участках оптической линии. Показано, что модифицированный алгоритм калибровки позволяет достичь большей точности по сравнению с двухточечным. Так, для участка, термостатированного при – 50 °C, среднеквадратичное отклонение для модифицированного алгоритма составляет 0,08 °C, а для двухточечного алгоритма 0,26 °C.

Ключевые слова: рефлектометрия, распределенный датчик температуры, алгоритм калибровки.

Краузин П.В.
Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Физика фазовых переходов», старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории сенсорики и перспективных средств измерения Пермского государственного национального исследовательского университета, Пермь, e-mail: krauzin@gmail.com.

Трефилов И.А.
Магистрант кафедры «Общей физики» Пермского государственного национального исследовательского университета, лаборант научно-исследовательской лаборатории сенсорики и перспективных средств измерения, ведущий инженер конструктор ООО «Инверсия-Сенсор», Пермь, e-mail: igortrefilov59@gmail.com.

Сагирова А.Р.
Аспирантка кафедры «Прикладная математика» Пермского государственного национального исследовательского политехнического университета, инженер-технолог ООО «Инверсия-Сенсор», Пермь, e-mail: a-sagirova@mail.ru.

Озлезнев А.А.
Технический директор ООО «Инверсия-Сенсор», Пермь, e-mail: ogleznev@i-sensor.ru.

Кондрашов А.Н.
Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Общая физика», Пермский государственный национальный исследовательский университет, заведующий исследовательской лаборатории сенсорики и перспективных средств измерения, Пермь, e-mail: akon@psu.com.

Юрина А.Д.
Магистрант кафедры «Общая физика», Пермский государственный национальный исследовательский университет, лаборант научно-исследовательской лаборатории сенсорики и перспективных средств измерения, Пермь, e-mail: sandrayur@icloud.com.

Мельников Р.М.
Магистрант кафедры «Общая физика», Пермский государственный национальный исследовательский университет, лаборант научно-исследовательской лаборатории сенсорики и перспективных средств измерения, Пермь, e-mail: Roman2000177@mail.ru.

1. Zhang S., B. Liu, J. He Pipeline deformation monitoring using distributed fiber optical sensor // Measurement. – 2019. – Vol. 133. – P. 208–213.

2. Heat transfer in the environment: development and use of fiber-optic distributed temperature sensing / F. Suárez [et. al.]. – London, UK: IntechOpen, 2011. – P. 702.

3. Distributed optical fiber sensing: Review and perspective / P. Lu, N. Lalam, M. Badar, B. Liu, B. T. Chorpening, M. P. Buric, P. R. Ohodnicki //Applied Physics Reviews. – 2019. – Vol. 6, no. 4. – P. 041302.

4. Raman distributed temperature sensing for end winding of high‐power generator / J. Pelegrin [et. al.] // IET Optoelectronics. – 2020. – Vol. 14, no. 6. – P. 343–349.

5. Шишкин В.В., Гранев И.В., Шелемба И.С. Отечественный опыт производства и применения волоконно-оптических датчиков // Прикладная фотоника. – 2016. – Т. 3, № 1. – С. 61–75.

6. Hartog A.H. An Introduction to distributed optical fiber sensors. – boca raton: CRC Press. – 2017. – 472 p.

7. Loss-compensated dual-source raman-DTS with bismuth- and erbium-doped fiber amplifiers / D. Kovalenko, A. Sodnomay, Z. Alekseenko, I. Shelemba, I. Lobach, S. Firstov, M. Melkumov // Optical Fiber Sensors Conference 2020. Special Edition. – 2020. – P. T3.44.

8. Ghafoori Ya., Vidmar A., Kryžanowski A. A dynamic calibration of optical fiber DTS measurements using PEST and reference thermometers // Sensors. – 2022. – Vol. 22, no. 10. – P. 3890.

9. Calibration single-ended fiber-optic raman spectra distributed temperature sensing data / M.B. Hausner, F. Suárez, K.E. Glander [et al.] // Sensors. – 2011. – Vol. 11, no. 11. – P. 10859–10879.

10. Hausner M. B., Kobs S. Identifying and correcting step losses in single-ended fiber-optic distributed temperature sensing data // Journal of Sensors. – 2016. – Vol. 2016. – P. 7073619.

11. Jin G., Friehauf K., Baishali R. Calibration of double-ended distributed temperature sensing system for production logging // Proceedings of Unconventional Resources Technology Conference. – 2019. – P. 3767–3778.

12. des Tombe B., Schilperoort B., Bakker M. Estimation of temperature and associated uncertainty from fiber-optic raman-spectrum distributed temperature sensing // Sensors. – 2020. – Vol. 20, no. 8. – P. 2235.

13. Shatarah I.S.M., Olbrycht R. Distributed temperature sensing in optical fibers based on Raman scattering: theory and applications // Measurement Automation Monitoring. – 2017.– Vol. 63, no. 2. – P. 41–44.

Введено определение и представлены результаты численного расчета границ переходных зон в планарных W-световодах. Показано, что размеры рассмотренных переходных зон на частотах отсечки основной, первой нечетной и второй четной мод существенно зависят от геометрических и оптических параметров W-световодов. Указанные обстоятельства важно учитывать при подборе параметров W-световодов для того, чтобы обеспечить в них устойчивый одномодовый или многомодовый режим, необходимую концентрацию поля и эффективную фильтрацию вытекающих мод.

Ключевые слова: плоский пятислойный W-световод, дисперсионное уравнение, частота отсечки, переходная зона, коэффициент преломления промежуточного слоя, внешнее поперечное волновое число, вытекающие моды.

Отрохов С.Ю.
Старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, Москва, Россия, e-mail: OSY@ms.ire.rssi.ru.

1. Very high numerical aperture fibers / W.J. Wadsworth, R.M. Percival, G. Bouwmans, J.C. Knight, T.A. Birks, T.D. Hedley, P.St.J. Russell // IEEE, Photonics Technology Letters. – 2004. – Vol. 16. – № 3. – P. 843–845.

2. Отрохов С.Ю., Чаморовский Ю.К., Шатров А.Д. Вытекающие моды W-световодов с большой разностью в профиле показателя преломления // Радиотехника и электроника. – 2010. – Т. 55. – № 10. – С. 1185–1192.

3. Отрохов С.Ю., Чаморовский Ю.К., Шатров А.Д. Основные характеристики мод и контрастность профиля показателя преломления W-световода // Радиотехника и электроника. – 2012. – Т. 57. – № 8. – С. 910–917.

4. Отрохов С.Ю., Чаморовский Ю.К., Шатров А.Д. Характеристики мод планарных W-световодов с произвольной контрастностью профиля показателя преломления // Оптический журнал. – 2014. – Т. 81. – № 1. – С. 59–65.

5. Отрохов С.Ю. Моды и параметры планарных W-световодов // Прикладная фотоника. – 2021. – Т. 8. – № 3. – С. 15–29.

6. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. – М.: Наука, 1987. – 598 с.