Публикации

Специальные оптические волокна



Научно-производственное объединение Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова (НПО ГОИ, до февраля 2018 года — Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова»), было создано в 1966 году как 1-й филиал Государственного оптического института им. С.И. Вавилова на базе Ленинградского завода оптического стекла. 

Исторически, основным направлением деятельности НПО ГОИ являлось создание, исследование и производство оптических стекол широкого применения, а впоследствии моно- и поликристаллических материалов. Уникальные оптические и механические свойства кварцевого стекла способствовали стремительному развитию волоконной оптики в начале 70-х годов прошлого века. Это обстоятельство потребовало от НПО ГОИ разработки собственной технологии производства кварцевых оптических волокон для линий связи. В 1979 году в институте было выделено отдельное материаловедческое направление, а в 1982 году д.т.н. Ю.Н. Кондратьевым была сформирована и открыта лаборатория оптических волокон, которой в дальнейшем руководили кандидаты наук К.В. Дукельский и П.В. Безбородкин. С конца 1980-х годов и по настоящее время группой научных сотрудников и инженеров лаборатории (М.А. Ероньян, В.С. Шевандин, М.М. Серков, А.В. Хохлов, Л.Г. Левит, Е.В. Тер-Нерсесянц, В.В. Демидов, П.А. Злобин) разрабатываются технологии оптических волокон и изделий на их основе специального и гражданского назначения. За 35 лет работы специалистами лаборатории выполнено более десяти крупных НИОКР, ориентированных на создание оптико-электронной техники нового поколения, результаты которых внедрены в промышленности. Высокотехнологичная продукция поставлялась не только отечественным заказчикам, но и за рубеж, в частности, США, Францию, Китай. В настоящее время лаборатория входит в состав Научно-производственного комплекса «Волокно», возглавляемого В.В. Демидовым.

Одним из основных направлений научно-производственной деятельности лаборатории является создание анизотропных одномодовых волокон с сохранением поляризации излучения, находящих широкое применение в фазовых интерферометрических датчиках, в том числе для решения задач высокоточной гироскопии в авиации и на флоте. За счет наличия в структуре волокна эллиптичной напрягающей оболочки сердцевина обладает анизотропией оптических свойств, проявляющейся, в частности, в двулучепреломлении. По этой причине имеет место разность констант распространения двух ортогонально поляризованных компонент фундаментальной моды. Осуществляя ввод линейно-поляризованного излучения согласно ориентации одной из этих компонент, удается добиться сохранения состояния поляризации излучения по всей длине волокна. Для отдельных приложений, например, систем гидроакустических антенн на волоконно-оптических чувствительных элементах, сердцевина таких волокон выполняется из фоточувствительных стекол, позволяющих осуществлять запись массивов брэгговских решеток с помощью излучения эксимерного лазера. Следует отметить, что технология анизотропных одномодовых волокон с эллиптичной напрягающей оболочкой НПО ГОИ, отличающаяся своей малозатратностью от технологии аналогичных волокон типа «Панда» других производителей, была разработана в начале 1990-х годов. Несмотря на тяжелые времена, которые наступили тогда в стране, специалисты, находившиеся на переднем рубеже оптической науки, в сложнейших условиях создавали научно-технический задел.

Оптические волокна нового поколения — 
микроструктурированные и фотонно-кристаллические, служат для передачи, преобразования и генерации световых потоков неклассическими методами, например, волокна с полой сердцевиной, функционирующие в инфракрасной области спектра.


Другим востребованным направлением деятельности лаборатории является изготовление многомодовых волокон с градиентным профилем показателя преломления (показатель преломления сердцевины изменяется по параболическому закону). Такой профиль обеспечивает значительное, на несколько порядков, снижение величины межмодовой дисперсии по сравнению с многомодовыми волокнами, имеющими ступенчатый профиль показателя преломления (показатель преломления сердцевины изменяется скачкообразно). Это свойство используется для увеличения ширины полосы пропускания оптических сигналов в ультрафиолетовой и видимой областях спектра при передаче их на относительно большие расстояния (сотни метров). Работы инженеров и технологов лаборатории в этом направлении сосредоточены на прецизионном воспроизведении градиентного профиля показателя преломления волокон, обладающих, наряду с исключительными дисперсионными характеристиками, предельно низкими оптическими потерями в упомянутых спектральных областях. В настоящее время многомодовые низкодисперсионные волокна производства НПО ГОИ находят свое применение в качестве средств доставки контрольных импульсов второй и третьей гармоник неодимового лазера к измерительной аппаратуре многоканальных силовых лазерных установок.

Стандартно высоким остается спрос на многомодовые волокна со ступенчатым профилем показателя преломления и сердцевиной диаметром от 50 до 1000 мкм, в том числе с герметичным защитным покрытием. Сердцевина таких волокон выполняется, как правило, из чистого кварцевого стекла, а оболочка — из кварцевого стекла, легированного фтором, либо полимерных материалов. Рассматриваемые волокна используются для передачи оптического излучения различной мощности в медицинском оборудовании, амплитудных датчиках, бортовой аппаратуре космических аппаратов типа ГЛОНАСС. НПО ГОИ выпускает многомодовые волокна также в кабельном исполнении (с оптическими разъемами на концах и в дополнительной защитной оболочке).

На протяжении последних 15 лет в лаборатории интенсивно ведутся работы по исследованию и разработке оптических волокон нового поколения — микроструктурированных и фотонно-кристаллических, служащих для передачи, преобразования и генерации световых потоков методами неклассической волоконной оптики. В частности, одним из последних достижений научных сотрудников лаборатории является создание волокон с полой сердцевиной, функционирующих в средней инфракрасной области спектра. В ближайшие годы этот диапазон станет крайне востребованным для решения задач силовой оптики, сенсорики, метрологии, квантовой оптики.

Новинкой лаборатории, уже доступной на рынке, является многомодовое волокно с сердцевиной прямоугольной (квадратной) формы для диодных систем накачки твердотельных лазеров различной мощности. Преимуществами нового изделия по сравнению с аналогами, имеющими сердцевину круглой формы, являются более равномерное распределение мощности по сечению светового пучка и меньшие потери при стыковке с лазерным модулем накачки.


Волоконная продукция, серийно производимая лабораторией оптических волокон НПО ГОИ:
  • одномодовые волокна с сохранением поляризации излучения диаметром 40, 80 и 125 мкм
  • одномодовые фоточувствительные волокна
  • одномодовые волокна, устойчивые к изгибу
  • многомодовые волокна со ступенчатым профилем показателя преломления и сердцевиной диаметром от 50 до 1000 мкм
  • многомодовые волокна с градиентным профилем показателя преломления и низкой временной дисперсией, оптимизированные для работы в УФ/видимой областях спектра
  • многомодовые волокна с сердцевиной прямоугольной формы
  • волокна в герметичном защитном покрытии
  • волокна, устойчивые к воздействию высокого радиационного фона
  • одномодовые микроструктурированные волокна с большим полем моды
  • оптические кабели и жгуты на ос-нове волокон собственного производства
  • кварцевые элементы с диффузионными отражающими покрытиями.
Также в лаборатории проводятся научные исследования и разработки по следующим направлениям:
  • одномодовые волокна, устойчивые к изгибу, воздействию температуры и радиации
  • одномодовые и многомодовые волокна с комбинированным защитным покрытием
  • светорассеивающие волокна
  • волокна с полой сердцевиной
  • волокна с сердцевиной из многокомпонентных стекол
  • конусные волокна
Материально-техническое оснащение лаборатории постоянно совершенствуется. В настоящий момент в распоряжении лаборатории:
  • два комплекса MCVD изготовления преформ оптических волокон с газопламенным нагревом
  • один комплекс MCVD изготовления преформ оптических волокон с индукционным нагревом
  • комплекс нанесения на кварцевые элементы диффузионных отражающих покрытий
  • два комплекса вытягивания оптических волокон
  • участок контроля оптических характеристик волокон
  • участок контроля механических характеристик волокон
  • участок изготовления волоконно-оптических кабелей и жгутов
  • чистая зона
  • химическая лаборатория
Источник: http://www.ruoptics.com/specialnye-opticheskie-volokna

Контактная информация