автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.14, диссертация на тему:Оптические разветвители на основе планарных и кольцевых световодных структур для информационно-измерительных систем

На правах рукописи

ОПТИЧЕСКИЕ РАЗВЕТВИТЕЛИ НА ОСНОВЕ ПЛАНАРНЫХ И КОЛЬЦЕВЫХ СВЕТОВОДНЫХ СТРУКТУР ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Специальность: 05.11.14 - Технология приборостроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004 г.

Работа выполнена в лаборатории технологии волоконно-оптических и

интегрально-оптических устройств ОАО "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш" (Москва).

Научный руководитель:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Яковлев МЛ.

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Берикашвили В.Ш.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Чубаров ЕЛ.

кандидат технических наук, профессор Шишмарев В.Ю.

Ведущая организация: ФГУП "Научно-производственное

предприятие "Волна" г. Москва.

Защита состоится 22 декабря 2004 г. в 14— на заседании Диссертационного совета Д 409.007.01 в ОАО "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш" по адресу: 121108, Москва, ул. Ивана Франко, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО "ЦНИТИ "Техномаш".

Автореферат разослан 19 ноября 2004 г.

Отзывы просим направлять по адресу: 121108, Москва, ул. Ивана Франко, д. 4, ОАО "ЦНИТИ "Техномаш" ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, старший научный сотрудник

ЭА.Сахно

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Одно из направлений дальнейшего совершенствования информационно-измерительных систем связано с использованием волоконных световодов в качестве физической среды передачи измерительной информации. При этом обеспечивается целый ряд новых качеств по сравнению с системами на основе электрических кабелей, основными из которых следует считать высокую информационно-пропускную способность, широкополосность и помехозащищенность. При построении волоконно-оптических средств передачи информационно-измерительных систем часто возникают задачи разделения и объединения потоков оптического излучения, передаваемого по оптическому волокну. Для реализации данной функции необходимы специальные волоконно-оптические устройства - оптические разветвители/объединители (далее разветвители). В зависимости от назначения системы требуются различные типы разветвителей, отличающиеся числом входных и выходных оптических полюсов (каналов), типом используемого оптического волокна, требованиями к условиям эксплуатации. Среди используемых разновидностей волоконно-оптических средств передачи значительная их часть строится на основе многомодового оптического волокна с применением разветвителей с матрицей передачи l^W и N*N (N- число входных/выходных оптических полюсов) с числом полюсов до N- 32.

Одна из проблем - создание надежных разветвителей, устойчивых к внешним воздействующим факторам, характерным для условий работы аппаратуры в составе информационно-измерительных систем подвижных объектов: наземных транспортных средств, аэрокосмических аппаратов, морских надводных и подводных кораблей. В соответствии с действующими стандартами, такие устройства, в зависимости от группы исполнения, должны выдерживать воздействие механических ударов многократного действия с ускорением до 150g, вибрации в диапазоне частот от 1 до 5000 Гц с виброускорением до 40g в диапазоне рабочих температур от минус 60оС ДО +85°С.

Стабильность характеристик разветвителей в условиях эксплуатации в значительной степени зависит от способа формирования их световодной структуры. Выпускаемые рядом ведущих зарубежных фирм (AMP, FOCI, Global Opticom и др.) оптические разветвители, в основном предназначенные для систем телекоммуникаций, изготавливаются путем сплавления и биконической перетяжки пучка оптических волокон. При этом биконический участок в зоне сплавления должен находиться в среде с показателем преломления меньшим, чем у кварцевой светоотражающей оболочки. Для многомодовых разветвителей такой средой является, как правило, воздух и такая незащищенная волоконная структура может подвергаться деградации в процессе внешних механических воздействий: вибраций и ударов.

Одним из путей решения данной проблемы является формирование участка оптической связи между волокнами в разветвителе в виде монолитного световодного элемента, выполняющего функцию световодного i

повышенную механическую прочность и может быть полностью защищена от воздействия внешних факторов. Форма световедущей области такой структуры в значительной степени определяет оптические характеристики разветвителя. Достаточно малые вносимые потери можно получить при использовании в качестве смесительного элемента слоевых световодов планарной или кольцевой геометрии с толщиной световедущего слоя приблизительно равной диаметру сердцевины соединяемых с ними оптических волокон. При создании многомодовых разветвителей 1x2 и 2x2 перспективными являются планарные структуры на основе канальных оптических волноводов.

Проблемам разработки оптических разветвителей для информационных систем посвящен большой объем исследований и публикаций. Теоретические основы создания оптических разветвителей опираются на фундаментальные работы в области волоконной и интегральной оптики А.М.Прохорова, А.С.Беланова, Ю.В.Гуляева, Е.М.Дианова, МАдамса, А.Снайдера, Г.Унгера и др. Теория световодных структур, в том числе слоевых световодов, рассматривалась в работах В.Б.Вейнберга, Л.М.Кучикяна, Д.К.Саттарова. Вопросы создания многомодовых оптических разветвителей рассматривали в своих работах K.Imoto, K.Kaede, K.Nose, M.Stockmann, J.Williams и др. Однако, актуальными остаются научно-технические задачи прикладного характера, связанные с разработкой технологии изготовления разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур. В частности, требуют решения задачи по разработке эффективных методов формирования световодных слоев планарной и кольцевой геометрии, а также канальных оптических волноводов с толщиной 50-200 мкм, в многокомпонентных и кварцевых стеклах, что необходимо для эффективного согласования световодных элементов разветвителей с промышленными типами многомодовых волокон.

Перечисленные обстоятельства определяют актуальность диссертационной работы, направленной на разработку и исследование технологических процессов изготовления оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур для применения в информационно-измерительных системах.

Цель работы

Целью настоящей работы является разработка технологии и оборудования для изготовления оптических разветвителей с повышенными эксплуатационными характеристиками на основе планарных и кольцевых световодных структур для использования в волоконно-оптических информационно-измерительных системах.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- математическое моделирование оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур для определения оптимальных геометрических и оптических характеристик световодных слоев, а также требований к точности совмещения световодных элементов в процессе изготовления разветвителей;

-разработка методов формирования в многокомпонентных и кварцевых стеклах световодных слоев и канальных оптических волноводов с толщиной от 50 до 200 мкм на основе спекания пластин из многокомпонентных оптических стекол, парофазного химического и СВЧ-плазмохимического осаждения;

-исследование влияния конструктивных и технологических факторов на оптические характеристики планарных и кольцевых световодных структур и разветвителей на их основе;

-разработка, изготовление и проведение испытаний на воздействие внешних факторов разветвителей, созданных на основе планарных и кольцевых световодных структур;

-применение разработанных разветвителей в волоконно-оптических информационно-измерительных системах.

Научная новизна

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность создания многоканальных оптических разветвителей с повышенными эксплуатационными характеристиками на основе планарных и кольцевых световодных структур.

2. Разработан метод получения планарных световодов на основе спекания пластин из многокомпонентных оптических стекол.

3. Впервые предложен метод получения многомодовых канальных оптических волноводов и разветвителей на их основе путем вплавления волоконных элементов в пластины из многокомпонентных оптических стекол.

4. Экспериментально подтверждена возможность формирования планарных и кольцевых световодных структур разветвителей на основе кварцевого стекла методами модифицированного химического парофазного осаждения ^ОУВ) и СВЧ-плазмохимического осаждения кварцевого стекла

5. Исследованы оптические характеристики планарных и кольцевых световодных структур многополюсных разветвителей.

6. Разработана математическая модель для расчета распределения интенсивности оптического излучения на выходном торце планарных и кольцевых световодов, определены их оптимальные геометрические характеристики в конструкциях оптических разветвителей. Установлено, что оптимальная толщина световодного слоя составляет 70-90% от диаметра сердцевины волокна и зависит от характера распределения интенсивности оптического излучения и профиля показателя преломления в поперечном сечении сердцевины волоконного световода.

7. Установлено влияние оптической неоднородности световедущих слоев и погрешности совмещения световодных элементов при сборке разветвителей на статистические параметры распределения значений элементов матрицы передачи многоканальных разветвителей.

8. Проведены теоретические и экспериментальные оценки собственных резонансных частот механических колебаний световодных структур разветвителей на основе планарных, кольцевых и волоконных биконических структур.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается использованием современных оптико-физических и химико-технологических методов исследования, применением метрологически аттестованной аппаратуры и приборов, анализом и учетом возможных источников погрешностей и статистической обработкой результатов измерений.

На защиту выносятся:

1. Конструктивно-технологические решения по формированию планарных и кольцевых световодных структур оптических разветвителей для волоконно-оптических информационно-измерительных систем.

2. Результаты экспериментальных исследований оптических характеристик планарных и кольцевых световодных структур, полученных методами спекания пластин из многокомпонентных оптических стекол, СВЧ-плазмохимического осаждения и модифицированного химического парофазного осаждения кварцевого стекла.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния конструктивных и технологических факторов на характеристики оптических разветвителей.

4. Результаты испытаний оптических разветвителей, изготовленных с применением планарных и кольцевых световодных структур.

Практическая ценность работы

1. Разработана технология получения планарных световодных структур на основе промышленных марок оптических стекол.

2. Разработана технология получения планарных и кольцевых световодных структур на основе кварцевого стекла.

3. Разработаны и внедрены технологические процессы изготовления многоканальных разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур (ФТЯИ.6018800341, ФТЯИ.6018800349, ФТЯИ.25255.00011).

4. Разработаны конструкции и изготовлены макетные и опытные образцы оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур. Разработаны и введены в действие с 01.01.2004 г. технические условия ТУ6665-006-41085936-03 "Разветвители оптические".

5. Разработаны и внедрены методика и стенд для автоматизированного технологического контроля многополюсных разветвителей.

6. Разработаны, изготовлены и применяются в составе внедренных технологических процессов специальное технологическое оборудование и технологическая оснастка, используемые при создании разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур.

Представленные в диссертации исследования выполнены по планам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш" в соответствии с программой создания унифицированной компонентной базы для внутриобъектовых волоконно-оптических локальных информационных сетей подвижных объектов ВВТ по ОКР "Разработка многополюсных пассивных оптических разветвителей" (шифр "Огнеметание-2", работа завершена в 2002 г.); в соответствии с постановлением Правительства РФ №125-10 от 21.02.2002 г. по ОКР "Разработка интегрально-оптических разветвителей, переключателей и обратимых мультиплексоров для систем передачи и сбора информации" (шифр "Интеграл-оптика"); в соответствии с федеральной целевой программой "Национальная технологическая база" на 20022006 г.г. по НИР "Исследование и разработка унифицированных технологий для автоматизированного изготовления оптических элементов информационных систем" (шифр "Автоинтопт").

Внедрение результатов работы

Материалы диссертационной работы используются в следующих организациях:

1. Федеральный научно-производственный центр "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" - использование технологических процессов формирования планарных и кольцевых световодных структур при изготовлении оптических разветвителей типов 8x8 и 16x16 для информационно-измерительных систем перспективных многоцелевых самолетов на базе волоконно-оптических линий связи.

2. Институт проблем механики РАН РФ - использование технологии формирования планарных световодных структур оптических разветвителей при изготовлении лазерных датчиков деформации.

3. ОАО "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш" - внедрен технологический процесс изготовления интегрально-оптических разветвителей с планарной световодной структурой, разработанный по договору с войсковой частью № 34416 (ОКР "Интеграл-оптика").

4. ЗАО "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш-ВОС" - внедрены технологический процесс для изготовления многополюсных разветвителей на основе кольцевых световодных структур и стенд технологического контроля параметров разветвителей, разработанные по договору с войсковой частью №25580 (ОКР "Огнеметание-2").

5. ОАО "Всероссийский научно-исследовательский институт кабельной промышленности" - применение технологических процессов изготовления планарных конструкций разветвителей для создания волоконно-оптических линий передачи информации систем управления и наведения.

6. ЗАО "САХ и Ко" - применение технологии формирования планарных волоконно-оптических узлов при изготовлении датчиков веса с повышенной стойкостью к температурным и механическим ударным нагрузкам.

7. Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (Технический университет) - создание комплекса стендов для лабораторных работ и учебно-методических разработок на основе использования теоретических и экспериментальных результатов по созданию оптических разветвителей с планарной световодной структурой.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на V Всесоюзной конференции "Волоконно-оптические системы передачи", Москва (1988); Научно-технической конференции "Оптическая коммутация и оптические сети связи", Суздаль (1990); 2 и 3 Международных конференциях по волоконной оптике и связи (КРОС), С.-Петербург (1992, 1993); 6-10 Международных научно-технических конференциях "Высокие технологии в промышленности России", Москва (2000-2004); 2 и 3 Всероссийских научных конференциях "Молекулярная физика неравновесных систем", Иваново (2000, 2001); XI Международной научно-технической конференции "Тонкие пленки в электронике" Йошкар-Ола (2000); 49-53 научно-технических конференциях МИРЭА, Москва (2000-2004); 12 Международном симпозиуме "Тонкие пленки в электронике", Харьков (2001), Р"У11 и Р\ТХ Научных сессиях, посвященных дню радио, Москва (2002, 2004); 1 и 2 Межрегиональных семинарах "Нанотехнологии и фотонные кристаллы", Йошкар-Ола (2003), Калуга (2004).

Публикации

По теме диссертации опубликованы 37 печатных работ, в том числе, получены 4 авторских свидетельства на изобретения и 1 патент РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 132 наименований и приложений. Приложения включают 7 актов внедрения технологии для изготовления оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур, протоколы испытаний опытных образцов оптических разветвителей. Работа содержит 156 страниц основного текста, включающих 24 таблицы и 87 рисунков.

Личный вклад автора.

В диссертации изложены результаты работ, которые были выполнены автором лично и в соавторстве. В части работ, выполненных в соавторстве и включенных в диссертацию, автор является инициатором проведенных работ (выдвигал идею, формулировал задачу, намечал пути ее решения) и внес определяющий вклад в проведение экспериментов, разработку конструктивных решений и методик исследований, проведение теоретических расчетов. Кроме того, автор осуществлял обработку, анализ и обобщение результатов. Соавторы, принимавшие участие в исследованиях по отдельным направлениям, указаны в списке основных публикаций по теме диссертации. Все результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на защиту, получены автором лично.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность разработок технологии и оборудования для создания оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур. Формулируется цель работы и задачи, решаемые для достижения поставленной цели, перечислены научные результаты, выносимые на защиту, показаны научная новизна исследования и его практическая ценность.

В первой главе представлен анализ конструкций и методов изготовления разветвителей различных типов: сплавных биконических волоконных разветвителей, разветвителей на основе элементов микрооптики, интегрально-оптических разветвителей, разветвителей на основе световодных элементов.

На основании результатов аналитического обзора и проведенных расчетов обосновываются: оптимальность конструкций разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур, предназначенных для использования в составе аппаратуры волоконно-оптических информационно-измерительных систем с повышенными требованиями по устойчивости к внешним воздействиям; необходимость разработки эффективных методов формирования световодных слоев планарной и кольцевой геометрии с толщиной 50-200 мкм на основе многокомпонентных и кварцевых стекол. Представлена схема взаимосвязи этапов исследований, необходимых для достижения поставленной в работе цели.

Во второй главе приведены результаты математического моделирования многомодовых оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур. Определены требования к толщине и профилю показателя преломления (ПП) световодного слоя, длине планарных и кольцевых световодов, при которых обеспечиваются минимальные значения вносимых потерь и неравномерности коэффициента передачи между оптическими полюсами разветвителей. Получены теоретические зависимости оптических параметров разветвителей от точности совмещения световедущих областей оптических волокон и слоевых световодов планарной и кольцевой геометрии.

Разработка и математическое моделирование планарных и кольцевых световодных структур оптических разветвителей. Структура разработанных разветвителей образуется путем соединения световодного элемента, содержащего планарный или кольцевой световедущий слой, с торцевыми участками уложенных в ряд волоконных световодов, соответствующих оптическим полюсам разветвителя (рис. 1). Световодные элементы служат для равномерного распределения потока оптического излучения, подаваемого на один из входных оптических полюсов, по всем выходным полюсам разветвителя. Основными характеристиками разветвителей являются величина вносимых потерь и неравномерность коэффициента передачи между оптическими полюсами.

Рис. 1. Схематическое изображение разветвителей с планарной (а) и кольцевой (б) световодной структурой: 1 - световедущий слой; 2,3,4 - светоотражающие области; 5,6 — группы оптических волокон, 7 - сердцевина оптического волокна.

Вносимые потери разветвителей рассматриваемой структуры определялись выражением А = Ay, + Ас\ + А& + Ап где /^-потери, обусловленные затуханием в слоевом световоде; потери при вводе излучения в слоевой световод, потери

при вводе излучения из слоевого световода в выходное волокно; - потери, связанные с технологическими погрешностями при изготовлении разветвителя. На основании расчета величины дополнительных потерь было установлено, что

оптимальная толщина световедущего слоя (при которой достигаются минимальные вносимые потери) при использовании оптических волокон со ступенчатым профилем ПП составляет (0,7-0,9)Д. (De -диаметр сердцевины оптического волокна) и зависит от характера распределения интенсивности оптического излучения и профиля ПП в поперечном сечении сердцевины волоконного световода. Было показано, что применение в разветвителях градиентных оптических волокон приводит к увеличению потерь на 2,5-3 дБ по сравнению со случаем использования волокон со ступенчатым профилем ПП. При этом замена световодного слоя со ступенчатым профилем ПП на градиентный позволяет снизить вносимые потери в разветвителях приблизительно на 1 дБ (рис. 2).

На основе программно-математического моделирования световодных структур разветвителей определена теоретическая зависимость формы распределения интенсивности оптического излучения на выходном торце световодных элементов от их геометрических параметров: длины световода L, ширины планарного световода а, внутреннего диаметра кольцевого световода Результаты проведенного

теоретического анализа позволили обосновать требования к выбору длины световодов для планарного световода и для кольцевого световода), а также

требования к точности совмещения оптических волокон и световодных элементов в процессе сборки разветвителей. Теоретически обоснована возможность определения вида технологических погрешностей на основе статистического анализа распределения значений коэффициентов передачи между оптическими полюсами разветвителей.

Рис. 2. Зависимость дополнительных потерь Ас в разветвителе от толщины световедущего слоя для различных типов оптических волокон:

1,2 — волокно со ступенчатым профилем ПП; 3,4 - волокно с градиентным профилем ПП (1,2,4 - слой со ступенчатым профилем ПП,

3 - слой с градиентным профилем ПП, 1 - равномерное распределение интенсивности оптического излучения по торцу волокна).

В третьей главе приведены результаты разработки и экспериментального исследования методов формирования планарных и кольцевых световодных структур оптических разветвителей; рассматриваются конструкции разработанного технологического оборудования.

Формирование планарных световодных структур методом спекания пластин из стекла. Для получения высокоапертурных планарных световодных структур с толщиной световедущего слоя >50 мкм был разработан метод, основанный на спекании пластин из многокомпонентных оптических стекол. Спекание пластин проводилось на разработанной установке термопрессования, включающей рабочую камеру с расположенными внутри нагревательными элементами, узел создания давления на образец, индикатор деформации образца, блок регулирования температуры. Неравномерность распределения температурного поля в рабочем пространстве камеры размером 100x100x70 мм составляла не более 1°С.

Процесс формирования планарного световода включал (рис. 3): спекание пластин-заготовок световедущего слоя 1 с толщиной, соответствующей ширине а формируемого световода, с пластинами-заготовками боковых светоотражающих областей 2; спекание полученной составной заготовки с нижней светоотражающей пластиной 3; доводку толщины световедущего слоя до заданного значения Ь; спекание верхней светоотражающей пластины 4; оптическую обработку торцевых поверхностей.. Показано, что используемые стекла должны быть согласованы по температурному коэффициенту линейного расширения (ТКЛР), а их оптические и температурно-вязкостные характеристики должны удовлетворять следующим условиям:

Т0 £ Тс; («с2-"о2)°'5^Л^,

где п„ По, Г„ Го - соответственно показатели преломления и температура размягчения материалов световедущего слоя и светоотражающих пластин, МЛ - требуемая числовая апертура (МЛ = 0,22-0,28 при согласовании с многомодовым оптическим волокном).

Рис. 3. Схема метода формирования (а) и внешний вид планарного световода (б) на основе многокомпонентных оптических стекол.

Исследовалась возможность получения планарных световодных структур на основе комбинаций промышленных марок оптических стекол: Ф6/К8, Ф4/Ф6, Ф6/ЛФ5. Спекание пластин из указанных марок стекол производилось в течение 30 минут при прессующем усилии 150 Н и температуре соответственно 570°С, 490оС И 520оС. Для формирования световедущих слоев с толщиной дополнительно

использовалась перетяжка заготовок планарных световодов на разработанной лабораторной установке, включающей трубчатую электропечь с резистивным нагревом, механизм подачи заготовки, механизм вытяжки, блок регулирования температуры. Характеристики полученных световодов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Оптические характеристики полученных планарных световодов

Наименование характеристики Марки оптических стекол

Ф6/К8 Ф6/ЛФ5 Ф4/Ф6 Ф4/Ф6*

Поперечные размеры световедущей области а*Ь, мкм 960x90 1900x95 960x90 460x50

Коэффициент затухания планарных световодов, дБ/см 0,18-0,3 0,1-0,2 0,14-0,2 0,07-0,09

Числовая апертура формируемого световода на длине волны: 0,8 мкм 1,3 мкм 1,6 мкм 0,504 0,495 0,493 0,291 0,286 0,285 0,254 0,250 0,249

* с использованием перетяжки заготовки световода.

Экспериментально исследовано распределение интенсивности излучения вдоль оси X выходного торца планарных световодов, сформированных на основе комбинаций стекол Ф4/Ф6 с согласованным ТКЛР и Ф6/К8 с разностью ТКЛР 7-10"7 К"' (в интервале 20-300°С). Ввод излучения полупроводникового лазерного источника с длиной волны 0,85 мкм и мощностью Ро = 3 мВт производился с помощью многомодового оптического волокна с диаметром сердцевины 100 мкм. Измерения проводили путем сканирования торца световода фотоприемником с щелевой диафрагмой шириной 50 мкм. Результаты, полученные при вводе излучения в одну из краевых областей (при Х= 50 мкм)

световодов, сформированных из стекол Ф6/К8, показали наличие эффекта возникновения вторичной волноводной области, которая осуществляет частичный захват и канализацию вводимого в планарный световод излучения, что обусловлено возникновением сжимающих напряжений в планарной структуре (рис. 4).

I, отн. ед.

}) 0 250 500 750 х,мкм б)

Рис. 4. Распределение интенсивности оптического излучения на выходном торце планарных световодов (а) и их микрофотографии (б), полученные в полярископе: для стекол Ф6/К8 (1); для

стекол Ф4/Ф6 (2).

Разработан метод формирования планарных световодов с разрывом световедущего слоя с целью последующего его заполнения нанокомпозитным материалом на основе опаловых матриц. Формирование щелевой области шириной 140 мкм производилось алмазным инструментом, обеспечивающим точность линейных размеров мкм. Щелевой участок заполнялся нанокомпозитным материалом на основе правильной кубической упаковки наносфер (с размерами сфер от 200 до 500 нм) с введенным в межсферическое пространство оксидом эрбия. Установлено, что при использовании нанокомпозитных материалов с типичными значениями ПП для величины

допустимых добавочных потерь не более 2 дБ зазор не должен превышать удвоенной толщины световедущего слоя. Полученные результаты рекомендуется использовать в перспективных разработках технологии формирования оптических разветвителей с компенсацией оптических потерь за счет усиления сигнала в нанокомпозитной структуре.

Для формирования планарных конструкций многомодовых разветвителей с матрицей передачи 1x2 и 2x2 разработан метод, основанный на вплавлении в пластины из стекла оптических волокон, предварительно соединенных в соответствии с заданной конфигурацией разветвителя. Для повышения точности формирования световодных каналов предложена структура, включающая дополнительный промежуточный слой из легкоплавкого стекла (рис. 5). Предварительное соединение оптических волокон проводилось на разработанной лабораторной установке для формирования сплавных биконических волоконных разветвителей, которая включала источник нагрева (с максимальной температурой до 1100°С) и механизм растяжения (перетяжки) зоны сплавления волокон.

-с

Рис. 5. Метод формирования

планарной конструкции разветвителя 1x2 на основе

вплавления оптических волокон в пластину из стекла

Определены оптимальные температурно-вязкостные характеристики используемых стекол, которые должны удовлетворять следующему условию: Тз < Т^ < Т1Д4, где Т^ Тг, Тз, Т4 - температура размягчения материала первой 1 и второй 2 пластин, промежуточного слоя 3 и оптических волокон 4 соответственно. Определен диапазон оптимальных значений толщины промежуточного слоя, составляющий где Д,-диаметр вплавляемого волокна. Экспериментально показана возможность формирования световодной структуры разветвителей на основе пластин из оптических стекол К8 и БК4, промежуточного слоя из стекла ЛК6 и волокон с диаметром 100 и 200 мкм из стекла ТК14 при максимальной разности ТКЛР (в интервале 20-300°С) материалов волокон и подложек до Вносимые потери изготовленных

образцов разветвителей типа 1x2 не превышали 1,5 дБ на длине волны 0,85 мкм.

Формирование планарных световодных структур из кварцевого стекла методом СВЧ-плазмохимического осаждения. Для ряда применений, требующих повышенной устойчивости разветвителей к внешним воздействующим факторам, световодная структура должна быть выполнена из особочистых кварцевых стекол. С целью получения планарных световодов с минимальными внутренними напряжениями формировалась структура на основе БЮг и 8102-Р слоев в плазме СВЧ-разряда пониженного давления.

Формирование световодной структуры производилось путем осаждения слоев чистого и легированного фтором на подложки из кварцевого стекла с размерами 60x10x1 мм в плазмохимическом реакторе (кварцевая труба с внутренним диаметром 16 мм) на СВЧ-плазмохимической установке разработки ИРЭ РАН. Плазмохимический реактор (ПХР) с подложками помещался в электрическую печь сопротивления с температурой 1100—1200°С. Соосно с реактором в центре печи располагался СВЧ-плазмотрон волноводного типа, соединенный волноводным трактом с СВЧ-генератором (мощность 5 кВт, частота 2,45 ГГц). В реакторе возбуждался объемный стационарный СВЧ-разряд. В процессе возвратно-поступательного перемещения ПХР вдоль СВЧ-разряда после каждого прохода на подложку осаждался слой кварцевого стекла толщиной 0,1-0,5 мкм. Плазмохимический синтез кварцевого стекла производился реакцией окисления при избытке кислорода. В качестве фторагента использовался фреон Сз?8. Полученные структуры включали световедущий слой чист 810^ с

толщиной 80-100 мкм с показателем преломления %= 1,456, два фторсиликатных отражающих слоя толщиной 15 мкм с показателем преломления Пц= 1,425 и буферный слой 8Юг толщиной 5 мкм (рис. 6).

_ 0 0.4 0.8 О 1.« 2.0

б)

Рис. 6. Микрофотография поперечного сечения структуры пленарного световода (а) и распределение интенсивности оптического излучения (б) на его выходном торце при вводе излучения в краевую (А! =1,9 мм) область световедущего слоя.

Исследовано распределение интенсивности оптического излучения (на длине волны 0,85 мкм) на выходном торце планарного световода с использованием компьютерной системы видеодиагностики. Измерения оптических характеристик проводились на образцах с размерами 40x2x1 мм. На боковые поверхности световодов наносился слой кремнийорганического компаунда типа СИЭЛ с 1,421. Показано наличие эффекта возникновения осцилляции кривой распределения интенсивности вследствие многолучевой интерференции в световодной структуре (рис. 6,6).

Получены экспериментальные

зависимости числовой апертуры формируемых световодов от расхода фреона в газовой фазе для СВЧ-плазмотронов резонаторного и волновод-ного типов (рис. 7). Показано, что при использовании волноводного плазмотрона Н10 с шириной узкой стенки 20 мм и расходе фреона 6 см3/мин возможно получение числовой апертуры до 0,28. Коэффициент затухания изготовленных образцов составлял не более 0,01 дБ/см на длине волны 1,3 мкм при числовой апертуре (измеренной по уровню 0,1) МЛ = 0,26.

0.3

Рис. 7. Зависимость числовой апертуры формируемых планарных световодов от расхода фреона в газовой фазе для СВЧ-плазмотронов: резонаторного типа (1) и волноводного типа с сечением 72x34 мм2 (2) и 72x20 мм2 (3).

Формирование кольцевых световодных структур из кварцевого стекла. Необходимость создания световодных структур с градиентным профилем ПП потребовала разработки технологии получения устойчивых к внутренним механическим напряжениям слоев легированного кварцевого стекла. Этому требованию отвечают осесимметричные кольцевые световодные структуры. Процесс формирования световодных элементов с кольцевой световодной структурой включал получение заготовки методом МСУО и вытяжку из нее волоконных световодов с заданными размерами кольцевой световедущей области.

В состав установки МСУО входил двухканальный блок очистки и осушки кислорода и воздуха, блок приготовления парогазовой смеси (ПГС), тепломеханический станок и скруббер для улавливания газообразных и порошкообразных продуктов и непрореагировавших галогенидов. Тепломеханический станок предназначался для закрепления опорной трубы из кварцевого стекла, ее вращения и перемещения вдоль нее горелки. Точность поддержания температуры заготовки составляла ±10°С в интервале 1400-1900°С. Технологический процесс получения заготовки с кольцевой световодной структурой включал следующие этапы: осаждение на внутреннюю поверхность опорной кварцевой трубы слоев при постоянной скорости поступления в

интервале 0,73-0,93 мл/мин и последовательно увеличивающейся скорости поступления (до мольного отношения нанесение слоев постоянного

состава нанесение слоев с уменьшающимся указанным мольным

отношением до нуля (осаждались слои чистого кварцевого стекла). Скорость осаждения составляла 0,2 г/мин или 10-12 мкм за один проход горелки. Точность задаваемых потоков несущего газа при использовании регуляторов расхода газа составляла ±1%. Центральная часть заготовок формировалась кварцевым штабиком. Измерение профиля ПП производили на преформ-анализаторе Р-101 (рис. 8,а). Экспериментально установлена возможность получения кварцевых заготовок с числовой апертурой кольцевого световедущего слоя 0,18-0,20 при концентрации Сс^ 10—12 МОЛ.%.

Вытяжку волоконных элементов с кольцевой световодной структурой производили на вытяжной установке с использованием высокотемпературной печи с графитовым нагревателем. Система стабилизации температуры обеспечивала точность ±10°С в интервале 1600-2150°С. В частности, были изготовлены волоконные элементы диаметром 1,4 и 2,3 мм с толщиной световедущего слоя 90-100 мкм и внутренним диаметром кольцевой области 0,6 и 1,2 мм, предназначенные для использования в разветвителях с матрицей передачи 16x16 и 32x32. Установлено, что профиль ПП кольцевой области полученных волоконных элементов с высокой точностью аппроксимируется полиномом второй степени (пунктирная кривая на рис. 8,б). Адекватность используемой регрессионной модели подтверждалась рассчитанным значением коэффициента детерминации (Я2 = 95,8%).

-7 ДП: | ; «0 012 +7

* ■ ■ -оооб4^ Радиус, мм

0.015 0010 000$ о

-0 005

Дп ! <

■ . , / V

/ ' V \.

- / \ Л 1,4-- \

^ / г, мкм

б) 560 600 640 680 720

а)

Рис. 8. Профиль ПП заготовки с кольцевым световедущим слоем (а); реконструированный профиль ПП световедущего слоя кольцевого световода (б); микрофотография торцевого участка (в) кольцевого световода.

В)

Установлено, что разброс значений диаметра кольцевой сердцевины при вытяжке волоконных элементов соответствует нормальному закону. Определены несмещенные оценки статистических характеристик полученного распределения: среднее значение М= 1,182 мм; дисперсия £)=1,149-Ю4; стандартное отклонение о = 0,0107мм; асимметрия 5 = 0,036; эксцесс £ = 0,04. Значение указанного разброса в интервале 6а составляло от номинального значения диаметра. Показано, что

указанная технологическая погрешность может приводить к приросту вносимых потерь до 1 дБ в разветвителях 32x32 и 0,4 дБ в разветвителях 16x16. Для повышения точности при сборке разветвителя рекомендуется производить отбор волоконных элементов по значению диаметра кольцевой сердцевины.

На рис. 9 представлены экспериментальные кривые распределения интенсивности оптического излучения на выходном торце кольцевых световодов различной длины.

Рис. 9. Экспериментальные кривые распределения интенсивности оптического излучения на выходном торце кольцевых световодов различной длины: а-Ь = 7,5 мм; б - Ь = 17 мм, в-Ь = 22мм; г-Ь = 40мм.

Установлено, что при увеличении длины кольцевого световода Ь до 40-60 мм неравномерность распределения интенсивности оптического излучения на его выходе

уменьшается приблизительно до 30%. Дальнейшее увеличение длины световодов не приводило к заметному улучшению равномерности распределения, что было связано с наличием оптических неоднородностей в световедущем слое и погрешностями формы кольцевой области. Измеренное значение коэффициента оптического затухания изготовленных кольцевых световодов на длине волны 1,3 мкм составляло не более 0,01 дБ/см.

В четвертой главе приведены результаты изготовления и исследования влияния конструктивно-технологических факторов на оптические характеристики разветвителей на основе пленарных и кольцевых световодных структур, представлены разработанные методика и стенд для автоматизированного технологического контроля матрицы коэффициентов передачи многоканальных разветвителей.

На основе планарных и кольцевых световодов были изготовлены разветвители с числом полюсов 8x8, 16x16 и 32x32 (рис. 10). Технические характеристики разветвителей и используемых в них планарных и кольцевых световодных структур представлены в табл. 2.

Рис. 10. Конструкции разветвителей с пленарной (а) и кольцевой (б) световодной структурой.

В разветвителях с планарной структурой световодный элемент 1 и волоконные 2, размещались на пластине из кварцевого стекла 4, обеспечивающей необходимую механическую прочность разветвителя. В разветвителях с кольцевой структурой группы оптических волокон 2 с круговой укладкой были армированы наконечниками оптического соединителя 3, которые совмещались с кольцевым световодом 1 в центрирующей втулке 4. Предварительно производилась юстировка осей кольцевых структур относительно сопрягаемой поверхности наконечников с погрешностью не более 2 мкм. Экспериментальные исследования зависимости вносимых потерь от толщины световедущего слоя (рис. 11), а также от вида профиля ПП световодных элементов (табл.3) подтвердили адекватность разработанной программно-математической модели световодной структуры разветвителей.

Таблица 2. Характеристики изготовленных образцов оптических разветвителей.

Наименование параметра Тип разветвителя

8x8 16x16 16x16 32x32

Коэффициент передачи между оптическими полюсами, дБ, не более 13-15 16-18 17-19 21-23

Неравномерность коэффициента передачи, дБ ±(1,0-1,5) ±(1,5-2,0) ±(1,5-2,0) ±(2,0-2,5)

Тип оптического волокна: профиль ПП* диаметр сердцевины/оболочки, мкм ст 100/125 ст 100/125 гр 100/140 ст 100/125

Тип световодной структуры разветвителя планарная планарная кольцевая кольцевая

Материал световедущего/ светоотражающего слоя Ф4/Ф6 ^Ог/ 8»2+Р вЮг 0е02/ вЮг БЮг веСУ 8102

Поперечные размеры световедущей области, мкм 90x960 85x2000 Б* = 610 Ь = 98 0К=1200 Ь = 95

Рабочая длина волны, мкм 0,8-1,6

*ст - ступенчатый; гр - градиентный

Таблица 3. Значения вносимых потерь разветвителей с различным профилем ПП волокна и световедущего слоя.

Тип разветвителя Профиль ПП волокна* Профиль ПП слоя* Толщина слоя, мкм Вносимые потери, дЕ

8x8 ст ст 87 4,2

8x8 гр ст 87 6,7

16x16 ст ст 90 4,9

16x16 гр гр 95 6,5

32x32 гр ст 100 7,8

32x32 гр гр 98 6,9

*ст - ступенчатый, гр - градиентный

Рис. 11. Результаты измерения вносимых потерь планарных разветвителей типа 8x8 с различной толщиной световедущего слоя.

Исследовалось влияние оптической неоднородности световедущих слоев на статистические параметры распределения значений элементов матрицы передачи многополюсных разветвителей. Экспериментально подтверждено, что наличие оптической неоднородности при незначительном изменении среднего значения и дисперсии приводит к существенному увеличению асимметрии и эксцесса распределения значений коэффициентов передачи. Полученные данные позволили рекомендовать процедуру анализа указанных статистических характеристик для выявления вида технологических погрешностей при изготовлении разветвителей.

Для технологического контроля оптических параметров разветвителей разработаны методика и стенд, основанные на использовании сканирования фотоприемником

уложенных в ряд излучающих концов волоконных выводов. Применение разработанного оптико-механического сканирующего устройства в сочетании с компьютерной обработкой результатов измерений позволило сократить продолжительность измерений матрицы коэффициентов передачи для разветвителей 16x16 (256 значений) и 32x32 (1024 значения) в 10-20 раз.

В пятой главе приведены результаты исследования стойкости разработанных разветвителей к внешним воздействиям: температуры, механической вибрации и удара, рассмотрены примеры практического применения разветвителей в информационно-измерительных системах подвижных объектов. Учитывая, что основным альтернативным вариантом разработанным структурам являются волоконные сплавные биконические структуры, были изготовлены и проведены сравнительные испытания образцов сплавных разветвителей.

Произведены теоретическая и экспериментальная оценка значений собственных частот механических колебаний световодных структур разветвителей различного типа. Определение резонансных частот проводилось в диапазоне от 1 до 5000 Гц при амплитуде ускорения вибрации от 2 до 10 g. Были исследованы разветвители на основе разработанных планарных и кольцевых световодных структур, а также промышленный образец разветвителя 16x16 и экспериментальные образцы разветвителей 2x2 на основе биконических волоконных структур со свободным размещением сплавного участка в кварцевом капилляре.

Волоконные биконические разветвители с числом полюсов 2x2 изготавливались путем сплавления и биконической перетяжки оптических волокон с диаметром 9/125мкм и 100/140мкм на лабораторной установке с электродуговым нагревом. Установлено, что для биконических волоконных структур исследованной группы разветвителей характерно наличие собственных частот механических колебаний в интервале 540-2230 Гц. Для разветвителей, выполненных на основе планарных и кольцевых световодных структур, резонансные явления в исследуемом диапазоне частот не обнаружены.

Разветвители на основе планарных и кольцевых световодных структур дополнительно испытывали путем воздействия синусоидальной вибрации в диапазоне частот от 10 до 2000 Гц с амплитудой ускорения 400 м/с2 (40g); механического удара многократного действия с пиковым ударным ускорением 1500 м/с2 (150g) и длительностью действия 1-5мс. Изменение коэффициента передачи в процессе воздействий не превышало 0,5дБ для конструкций, выполненных на основе кольцевых световодных структур и 0,2дБ для планарных структур. При воздействии температуры среды от минус 60°С до +85СС изменение коэффициента передачи составляло не более 0,8 дБ для разветвителей 32x32 и не более 0,4 дБ для других типов разветвителей.

Мультиплексные каналы информационного обмена. Разработанные разветвители использовались для создания мультиплексных каналов информационного обмена (КИО), входящих в состав информационно-измерительных систем подвижных объектов.

Волоконно-оптические КИО включали оптический разветвитель типа 8x8 или 16x16 (в зависимости от числа терминалов), соединительные оптические кабели и приемно-передающие оптоэлектронные модули, входящие в состав терминалов А1...Ап(рис. 12). В кабелях использовалось стандартное многомодовое оптическое волокно с диаметром 100/140 мкм. При энергетическом потенциале приемно-передающей пары модулей 21-23 дБ обеспечивалась скорость передачи до 50Мбит/с с вероятностью ошибок на бит информации не более 10"9.

Рис. 12. Звездообразная структура волоконно-оптического канала информационного обмена на основе разветвителя типа 8x8.

Многоканальная волоконно-оптическая линия для систем информационного

обмена между вращающимися объектами. Разработанные кольцевые световодные структуры использовались в многоканальной волоконно-оптической линии на основе оптического кабеля с волокном 100/125 мкм, в которой измерительная информация может передаваться по 16-ти каналам из вращающейся части объекта на один фотоприемник, установленный в корпусе объекта, и по-одному каналу во встречном направлении (рис. 13).

Основой оптического вращающегося устройства (ОВУ) является оптический разветвитель, состоящий из двух секций. Секция, установленная в неподвижной части объекта, включает волоконный узел 1 с круговой укладкой 16-ти волокон, соединенный с кольцевым световодом 2. Секция 3, находящаяся во вращающейся части объекта, представляет собой такой же волоконный узел, имеющий оптический контакт с кольцевым световодом через воздушный зазор. В центральной части кольцевого световода и цилиндрических оснований, на которых уложены волокна, сформирован дополнительный световодный канал диаметром 100 мкм для передачи информации по оптическому кабелю 4 во встречном направлении. При скорости вращения до 60 об/мин вносимые потери по центральному каналу не превышали 2дБ при нестабильности ±0,3 дБ. Коэффициент передачи между оптическими полюсами разветвителя

не превышал 19 дБ при нестабильности ±1,2 дБ. Основные габаритные размеры вращающегося узла составляли 0100х 120 мм.

а) б)

Рис. 13. Многоканальная волоконно-оптическая линия для систем информационного обмена

между вращающимися объектами: а - структурная схема, б - профиль ПП заготовки кольцевого световода и микрофотография торцевой поверхности волоконного узла с круговой укладкой волокон, входящих в состав оптического вращающегося устройства.

Основные результаты работы

1. Разработаны рекомендации к проектированию многополюсных разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур с использованием многомодового оптического волокна.

2. Разработан метод формирования планарных световодных структур на основе спекания пластин из многокомпонентных оптических стекол. Метод рекомендован для получения высокоапертурных планарных световодов с толщиной от 50 до 200 мкм и создания на их основе многополюсных разветвителей.

3. Разработана технология и исследованы оптические характеристики кольцевых и планарных световодных структур разветвителей на основе слоев из кварцевого стекла, полученных методами соответственно МСУО и СВЧ-плазмохимического осаждения.

Разработанные технологии могут быть рекомендованы для применения в производстве оптических элементов информационно-измерительных систем с повышенными требованиями стойкости к внешним воздействующим факторам.

4. Впервые предложен метод формирования многомодовых канальных оптических волноводов на основе вплавления волоконных элементов в пластины из многокомпонентных оптических стекол.

Разработана и изготовлена установка по впервые предложенной кинематической схеме для формирования сплавных биконических волоконных разветвителей.

Разработанные метод и оборудование рекомендуются для изготовления оптических разветвителей типов 1x2 и 2x2 с повышенной стойкостью к механическим воздействиям.

5. Исследовано влияние конструктивно-технологических факторов на оптические характеристики многополюсных разветвителей. Определены требования к точности совмещения оптических волокон и световодных элементов в процессе сборки разветвителей.

6. Разработаны и подтверждены экспериментальными исследованиями математические модели планарных и кольцевых световодных структур. Модели могут быть рекомендованы при выборе оптимальных конструктивно-технологических решений по формированию световодных структур многополюсных разветвителей.

7. Разработаны методика и стенд для технологического контроля оптических параметров многополюсных разветвителей. Методика и стенд рекомендуются для внедрения на предприятиях, изготавливающих многоканальные волоконно-оптические устройства.

8. На основе планарных и кольцевых световодных структур разработаны и изготовлены разветвители с матрицей передачи 8x8, 16x16, 32x32, соответствующие требованиям стойкости к воздействию механических и климатических факторов, предъявляемым к изделиям, работающим в составе аппаратуры подвижных объектов.

9. Разработаны и внедрены технологические процессы изготовления разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур для волоконно-оптических информационно-измерительных систем.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Тучин В.А., Ключник Н.Т. Способ изготовления планарных оптических волноводов // Авторское свидетельство СССР. №1034345.1983.

2. Аникиев Ю.Г., Ключник Н.Т., Тучин В.А., Фаловский В.Ф. Способ изготовления пассивных интегрально-оптических элементов из стекла//Авторское свидетельство СССР №1181414. 1985.

3. Ключник Н.Т., Кошкина И.С., Яковлев МЛ. Способ изготовления пассивных интегрально-оптических элементов из стекла//Авторское свидетельство СССР №1436419.1986.

4. Алешкин В.А., Гричевский В.А., Ключник Н.Т., Попова М.Е., Шаев О.В. Устройство для изготовления направленных ответвителей из одномодовых световодов // Авторское свидетельство СССР №1660503,1991.

5. Belopotapova E.N, Klyuchnik N.T., Shaev O.V., Yakovlev M.Ya. Multimode star couplers with planar waveguide mixer//Proc. Sec. Int. Russian Fibre optics and Telecommunications Conference. St. Petersburg (Russia), Oct. 5-9 1992. P. 175-179.

6. Gerasimov E.G., Grichevsky V.A., Klyuchnik N.T., PopovaM.E., ShaevO.V., M.Ya.Yakovlev. Polarization preserving single-mode fiber fused couplers // Proc. Sec. Int. Russian Fibre optics and Telecommunications Conference. St. Petersburg (Russia), Oct. 5-9 1992.P.174.

7. Klyuchnik N.T., Shaev O.V., Yakovlev M.Ya. Study of planar waveguide mixers for multimode star couplers//Proc.Third Int. Russian Fibre optics and Telecom-munications. Conference. St. Petersburg (Russia), Apr. 26-30.1993.P.196-196b.

8. Ключник Н.Т., Шаев О.В., Яковлев МЛ. Оптические разветвители для систем связи и датчиков//Научно-технические достижения. ВИМИ. Научно-техн. сб. 1993. Вып.З. С.29-32.

9. Ключник Н.Т., Шаев О.В., Яковлев МЛ. Оптические разветвители для систем связи и датчиков // Вестник связи. 1993. №3. С.21-22.

10. Белопотапова Е.Н., Беспятов Ю.Д., Ключник Н.Т., Яковлев МЛ. Многоканальная волоконно-оптическая линия для систем информационного обмена между вращающимися объектами // Волоконно-оптическая техника. 1996. Вып. 3. С.32-34.

11. Белопотапова Е.Н., Беспятов Ю.Д., Ключник Н.Т. Многоканальное оптическое вращающееся устройство //Волоконно-оптическая техника. 1994. С.22-23.

12. Алешкин В.А., Гричевский В.А., Ключник Н.Т., Попова М.Е., Шаев О.В. Устройство взаимной ориентации одномодовых анизотропных световодов и их соединения боковыми поверхностями. Патент РФ №2069884. 1996 г.

13. Ключник Н.Т., Яковлев МЛ. Формирование многомодовых световодных структур в пластинах из стекла // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 6 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2000. С.162-165.

14. Ключник Н.Т. Метод и устройство для ориентации одномодовых анизотропных световодов в технологии оптических разветвителей // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 6 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2000. С.166-170.

15. Ключник Н.Т., Яковлев МЛ. Формирование планарных оптических волноводов на основе спекания слоев из неорганических стекол // Молекулярная физика неравновесных систем. Материалы 2 Всероссийской конференции. Иваново: ИвГУ. 2000. С.242-245.

16. Аксенов В.А., Иванов ГА, Ключник Н.Т., Яковлев МЛ. Формирование волоконных элементов с кольцевым световедущим слоем для оптических разветвителей систем передачи информации // Тонкие пленки в электронике. Харьков: ХФТИ. 2001. С.275-277.

17. Иванов ГА., Ключник Н.Т., Яковлев МЛ. Формирование волоконных элементов из кварцевого стекла с градиентным световедущим слоем // Молекулярная физика неравновесных систем. Материалы 3 Всероссийской научной конференции. Иваново: ИвГУ. 2001. С.218-221.

18. Ключник Н.Т. Монолитные оптические разветвители на основе слоевых структур для информационных систем подвижных объектов // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 7 Международной конференции. М.: МГУ. 2001. С.25-29.

19. Иванов Г.А., Ключник Н.Т. Исследование оптических характеристик волоконных элементов из кварцевого стекла с кольцевым световедущим слоем // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 7 Международной конференции. М.: МГУ. 2001. С.20-24.

20. Яковлев МЛ., Ключник Н.Т. Формирование оптических разветвителей с кольцевым световедущим слоем для систем передачи информации подвижных объектов // Сборник научных трудов. М.: ЦНИТИ "Техномаш". Международная академия информатизации. 2001. С.57-63.

21. Иванов Г.А., Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Оптические характеристики волоконных элементов из кварцевого стекла с кольцевым световедущим слоем. ЬУП Научная сессия, посвященная дню радио. Труды. Том.1. М. 2002. С.212-215.

22. Житковский В.Д., Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Многополюсные разветвители на основе слоевых структур из стекла для волоконно-оптических информационных систем // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2002. № 1,2 С.68-73.

23. Ключник Н.Т. Получение полосковых оптических волноводов на основе стекол для компонентов информационно-измерительных систем // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 8 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2002. С.187-191.

24. Берикашвили В.Ш., Ключник Н.Т., Чижов В.С, Яковлев МЛ. Волоконно-оптические датчики для измерения в высоковольтных сетях // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 8 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2002. С.147-152.

25. Берикашвили В.Ш., Ключник Н.Т., Мировицкий Д.И., Яковлев МЛ. Устройство контроля и методика измерения параметров, многополюсных волоконно-оптических разветвителей // Измерительная техника. №2.2003. С.21-25.

26. Ключник Н.Т. Оптимизация характеристик слоевых структур многополюсных волоконно-оптических разветвителей // Высокие технологии в промышленности России (материалы и устройства электронной техники). Материалы 9 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2003. С.100-104.

27. Ключник Н.Т.,Гурьянов А.В., Белянин А.Ф., Самойлович М.И. Формирование оптической волноводной структуры, включающей область из нанокомпозитного материала // Нанотехнологии и фотонные кристаллы. Материалы I Межрегионального семинара. Йошкар-Ола: МарГТУ. 2003. С.50-59.

28. Засовин Э.А., Ключник Н.Т., Яковлев МЛ. Многополюсные волоконно-оптические разветвители для локальных систем передачи информации // Ь\ТХ Научная сессия, посвященная дню радио. Труды. Том.2. М. 2004. С.37-39.

29. Берикашвили В.Ш., Григорьянц В.В., Ключник Н.Т., Кочмарев Л.Ю., Шилов И.П., Яковлев МЛ. Формирование планарных оптических волноводов из кварцевого стекла плазмохимическим методом // ЬУ1Х Научная сессия, посвященная дню радио. Труды. Том.2. М. 2004. С.39-41.

30. Берикашвили В.Ш., Ключник Н.Т. Влияние технологических погрешностей на характеристики многоканальных оптических разветвителей с планарной волноводной структурой // ЬУ1Х Научная сессия, посвященная дню радио. Труды. Том.2. М. 2004. С.42-44.

31. Берикашвили В.Ш., Григорьянц В.В, Ключник Н.Т., Кочмарев Л.Ю., Шилов И.П., Яковлев МЛ. СВЧ-плазмохимическое осаждение планарных волноводных структур на основе кварцевого стекла // Микросистемная техника. 2004. №8. С.28-33.

32. Берикашвили В.Ш., Ключник Н.Т., Костенко К.Н., Яковлев МЛ. Интегрально-оптические волноводные дисперсионные элементы // Высокие технологии в промышленности России (материалы и устройства электронной техники). Материалы 10 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2004. С. 127-135.

33. Ключник Н.Т., Иванов ГА, Шилов И.П., Яковлев М.Я., Житковский В.Д. Оптические разветвители на основе слоевых световодных структур для систем передачи информации // Высокие технологии в промышленности России (материалы и устройства электронной техники). Коллективная монография на основе пленарных докладов 10 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2004. С.365-408.

34. Белянин А.Ф., Ключник Н.Т., Павлушкин Л.В., Пащенко П.В., СуетинН.В., Сушенцов Н.В. Конструкция лабораторной установки магнетронного распыления с изменяемым расстоянием между магнитными системами // Нанотехнологии и фотонные кристаллы. Материалы II Межрегионального семинара. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2004. С.223-227.

35. Белянин А.Ф., Самойлович М.И., Пащенко П.В., Ключник Н.Т., Александров Д.В., Суетин Н.В., Дворкин В.В., Дзбановский Н.Н. Формирование тонких пленок магнетронным распылением металлических одно и двухфазных мишеней // Нанотехнологии и фотонные кристаллы. Материалы 2 Межрегионального семинара. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2004. С. 169-196.

36. Берикашвили В.Ш., Григорьянц В.В., Ключник Н.Т., Кочмарев Л.Ю., Шилов И.П., Яковлев МЛ. Планарные волноводные структуры из кварцевого стекла, полученные в СВЧ-плазме пониженного давления // Нанотехнологии и фотонные кристаллы. Материалы 2 Межрегионального семинара. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2004. С.283-289.

37. Ключник Н.Т. Технология и оборудование для формирования одномодовых разветвителей, сохраняющих поляризацию излучения // Нанотехнологии и фотонные кристаллы. Материалы 2 Межрегионального семинара. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2004. С.271-276.

КЛЮЧНИК НИКОЛАЙ ТИМОФЕЕВИЧ

ОПТИЧЕСКИЕ РАЗВЕТВИТЕЛИ НА ОСНОВЕ ПЛАНАРНЫХ И КОЛЬЦЕВЫХ СВЕТОВОДНЫХ СТРУКТУР ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Лицензия ПЛД №53-472 от 30.07.99 Подписано в печать 12.11.2004. Формат 64x84/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 3418 Отпечатано в ОАО "ЦНИТИ "Техномаш". 121108 Москва, ул. Ив.Франко, 4

Í23070

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ РАЗВЕТВИТЕЛЕЙ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР).

1.1. Требования к структуре и составу волоконно-оптических информационно-измерительных систем.

1.2. Общая характеристика и классификация типов оптических разветвителей.

1.3. Конструкции и методы изготовления оптических разветвителей.

1.3.1. Сплавные волоконные биконические разветвители.

1.3.2. Разветвители на основе элементов микроогггики.

1.3.3. Интегрально-оптические разветвители.

1.3.4. Разветвители на основе световодных элементов.

1.3.5. Конструкции и характеристики промышленных типов разветвителей.

1.4. Обоснование выбора направления работ.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ РАЗВЕТВИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПЛАНАРНЫХ И КОЛЬЦЕВЫХ СВЕТОВОДНЫХ СТРУКТУР.

2.1. Теоретический анализ разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур.

2.2. Моделирование распределения интенсивности оптического излучения в плоскости выходного торца световодов.

2.3. Теоретический анализ влияния точности совмещения световодных элементов на характеристики разветвителей.

2.4. Теоретический анализ влияния конструктивных параметров на величину переходного затухания разветвителей.

2.5. Анализ статистического распределения расчетных значений элементов матрицы передачи разветвителей.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛАНАРНЫХ И КОЛЬЦЕВЫХ СВЕТОВОДНЫХ СТРУКТУР ОПТИЧЕСКИХ РАЗВЕТВИТЕЛЕЙ.

3.1. Разработка аппаратуры и методик контроля оптических характеристик световодных структур.

3.2. Формирование планарных световодных структур методом спекания пластин из стекла.

3.2.1. Разработка установки термопрессования стекла.

3.2.2. Формирование планарных световодов.

3.2.3. Исследование оптических характеристик планарных световодов на основе многокомпонентных оптических стекол.

3.3. Формирование планарных световодных структур из кварцевого стекла.

3.4. Формирование кольцевых световодных структур из кварцевого стекла.

3.4.1. Выбор метода изготовления заготовок из кварцевого стекла с кольцевым световедущим слоем.

3.4.2. Разработка технологии получения заготовок волоконных элементов с кольцевой световодной структурой.

3.4.3. Исследование характеристик волоконных элементов с кольцевой световодной структурой.

3.5. Формирование разветвителей на основе сплавления оптических волокон.

3.5.1. Разработка установки для формирования сплавных биконических волоконных разветвителей.

3.5.2. Изготовление волоконных разветвителей.

3.5.3. Формирование планарных конструкций разветвителей методом вплавления волоконных элементов.

3.6. Формирование оптических волноводных структур, включающих область из нанокомпозитного материала.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИЧЕСКИХ РАЗВЕТВИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПЛАНАРНЫХ И КОЛЬЦЕВЫХ СВЕТОВОДНЫХ СТРУКТУР.

4.1. Особенности конструкции и технологическая схема изготовления оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур.

4.2. Разработка технологии изготовления волоконно-оптических узлов с регулярной укладкой волокон.

4.3. Разработка технологии сборки многополюсных разветвителей.

4.4. Исследование оптических характеристик многополюсных разветвителей.

4.4.1. Разработка стенда и методики для измерения матрицы передачи многополюсных разветвителей с волоконными выводами.

4.4.2. Измерение оптических параметров многополюсных разветвителей.

4.4.3. Исследование влияния конструктивно-технологических факторов на характеристики разветвителей.

4.5. Изготовление и технические характеристики опытных образцов разветвителей.

ГЛАВА 5. ИСПЫТАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ РАЗВЕТВИТЕЛЕЙ В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ.

5.1. Разработка методики измерения оптических параметров разветвителей в процессе испытаний.

5.2. Исследование стойкости оптических разветвителей к механическим воздействиям.

5.3. Исследование стойкости разветвителей к температурным воздействиям.

5.4. Применение разветвителей в информационно-измерительных системах.

5.4.1. Создание мультиплексных каналов информационного обмена.

5.4.2. Многоканальная волоконно-оптическая линия для систем информационного обмена между вращающимися объектами.

Актуальность темы.

Одно из направлений дальнейшего совершенствования информационно-измерительных систем связано с использованием волоконных световодов в качестве физической среды передачи измерительной информации. При этом обеспечивается целый ряд новых качеств по сравнению с системами на основе электрических кабелей, основными из которых следует считать высокую информационно-пропускную способность, широкопол осность и помехозащищенность. При построении волоконно-оптических средств передачи информационно-измерительных систем часто возникают задачи разделения и объединения потоков оптического излучения, передаваемого по оптическому волокну. Для реализации данной функции необходимы специальные волоконно-оптические устройства -оптические разветвители/объединители (далее разветвители). В зависимости от назначения системы требуются различные типы разветвителей, отличающиеся числом входных и выходных оптических полюсов (каналов), типом используемого оптического волокна, требованиями к условиям эксплуатации. Среди используемых разновидностей волоконно-оптических средств передачи значительная их часть строится на основе многомодового оптического волокна с применением разветвителей с матрицей передачи 1 и N*N (N - число входных/выходных оптических полюсов) с числом полюсов до N= 32.

Одна из проблем - создание надежных разветвителей, устойчивых к внешним воздействующим факторам, характерным для условий работы аппаратуры в составе информационно-измерительных систем подвижных объектов: наземных транспортных средств, аэрокосмических аппаратов, морских надводных и подводных кораблей. В соответствии с действующими стандартами, такие устройства, в зависимости от группы исполнения, должны выдерживать воздействие механических ударов многократного действия с ускорением до 150g, вибрации в диапазоне частот от 1 до 5000 Гц с виброускорением до 40g в диапазоне рабочих температур от минус 60°С до +85°С.

Стабильность характеристик разветвителей в условиях эксплуатации в значительной степени зависит от способа формирования их световодной структуры. Выпускаемые рядом ведущих зарубежных фирм (AMP, FOCI, Global Opticom и др.) оптические разветвители, в основном предназначенные для систем телекоммуникаций, изготавливаются путем сплавления и биконической перетяжки пучка оптических волокон. При этом биконический участок в зоне сплавления должен находиться в среде с показателем преломления меньшим, чем у кварцевой светоотражающей оболочки. Для многомодовых разветвителей такой средой является, как правило, воздух и такая незащищенная волоконная структура может подвергаться деградации в процессе внешних механических воздействий: вибраций и ударов.

Одним из путей решения данной проблемы является формирование участка оптической связи между волокнами в разветвителе в виде монолитного световодного элемента, выполняющего функцию световодного смесителя. Указанная структура имеет повышенную механическую прочность и может быть полностью защищена от воздействия внешних факторов. Форма световедущей области такой структуры в значительной степени определяет оптические характеристики разветвителя. Достаточно малые вносимые потери можно получить при использовании в качестве смесительного элемента слоевых световодов планарной или кольцевой геометрии с толщиной световедущего слоя приблизительно равной диаметру сердцевины соединяемых с ними оптических волокон. При создании многомодовых разветвителей 1x2 и 2x2 перспективными являются планарные структуры на основе канальных оптических волноводов.

Проблемам разработки оптических разветвителей для информационных систем посвящен большой объем исследований и публикаций. Теоретические основы создания оптических разветвителей опираются на фундаментальные работы в области волоконной и интегральной оптики А.М.Прохорова, А.С.Беланова, Ю.В.Гуляева, Е.М.Дианова, МАдамса, А.Снайдера, Г.Унгера и др. Теория световодных структур, в том числе слоевых световодов, рассматривалась в работах В.Б.Вейнберга, Л.М.Кучикяна, Д.К.Саттарова. Вопросы создания многомодовых оптических разветвителей рассматривали в своих работах K.Imoto, K.Kaede, K.Nose, M.Stockmann, J.Williams и др. Однако, актуальными остаются научно-технические задачи прикладного характера, связанные с разработкой технологии изготовления разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур. В частности, требуют решения задачи по разработке эффективных методов формирования световодных слоев планарной и кольцевой геометрии, а также канальных оптических волноводов с толщиной 50-200 мкм, в многокомпонентных и кварцевых стеклах, что необходимо для эффективного согласования световодных элементов разветвителей с промышленными типами многомодовых волокон.

Перечисленные обстоятельства определяют актуальность диссертационной работы, направленной на разработку и исследование технологических процессов изготовления оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур для применения в информационно-измерительных системах.

Целью работы является разработка технологии и оборудования для изготовления оптических разветвителей с повышенными эксплуатационными характеристиками на основе планарных и кольцевых световодных структур для использования в волоконно-оптических информационно-измерительных системах.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- математическое моделирование оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур для определения оптимальных геометрических и оптических характеристик световодных слоев, а также требований к точности совмещения световодных элементов в процессе изготовления разветвителей;

- разработка методов формирования в многокомпонентных и кварцевых стеклах световодных слоев и канальных оптических волноводов с толщиной от 50 до 200 мкм на основе спекания пластин из многокомпонентных оптических стекол, парофазного химического и СВЧ-плазмохимического осаждения;

- исследование влияния конструктивных и технологических факторов на оптические характеристики планарных и кольцевых световодных структур и разветвителей на их основе;

-разработка, изготовление и проведение испытаний на воздействие внешних факторов разветвителей, созданных на основе планарных и кольцевых световодных структур;

- применение разработанных разветвителей в волоконно-оптических информационно-измерительных системах.

Научная новизна

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность создания многоканальных оптических разветвителей с повышенными эксплуатационными характеристиками на основе планарных и кольцевых световодных структур.

2. Разработан метод получения планарных световодов на основе спекания пластин из многокомпонентных оптических стекол.

3. Впервые предложен метод получения многомодовых канальных оптических волноводов и разветвителей на их основе путем вплавления волоконных элементов в пластины из многокомпонентных оптических стекол.

4. Экспериментально подтверждена возможность формирования планарных и кольцевых световодных структур разветвителей на основе кварцевого стекла методами модифицированного химического парофазного осаждения (МС\Т)) и СВЧ-плазмохимического осаждения кварцевого стекла

5. Исследованы оптические характеристики планарных и кольцевых световодных структур многополюсных разветвителей.

6. Разработана математическая модель для расчета распределения интенсивности оптического излучения на выходном торце планарных и кольцевых световодов, определены их оптимальные геометрические характеристики в конструкциях оптических разветвителей. Установлено, что оптимальная толщина световодного слоя составляет 70-90% от диаметра сердцевины волокна и зависит от характера распределения интенсивности оптического излучения и профиля показателя преломления в поперечном сечении сердцевины волоконного световода.

7. Установлено влияние оптической неоднородности световедущих слоев и погрешности совмещения световодных элементов при сборке разветвителей на статистические параметры распределения значений элементов матрицы передачи многоканальных разветвителей.

8. Проведены теоретические и экспериментальные оценки собственных резонансных частот механических колебаний световодных структур разветвителей на основе планарных, кольцевых и волоконных биконических структур.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается использованием современных оптико-физических и химико-технологических методов исследования, применением метрологически аттестованной аппаратуры и приборов, анализом и учетом возможных источников погрешностей и статистической обработкой результатов измерений.

На защиту выносятся:

1. Конструктивно-технологические решения по формированию планарных и кольцевых световодных структур оптических разветвителей для волоконно-оптических информационно-измерительных систем.

2. Результаты экспериментальных исследований оптических характеристик планарных и кольцевых световодных структур, полученных методами спекания пластин из многокомпонентных оптических стекол, СВЧ-плазмохимического осаждения и модифицированного химического парофазного осаждения кварцевого стекла.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния конструктивных и технологических факторов на характеристики оптических разветвителей.

4. Результаты испытаний оптических разветвителей, изготовленных с применением планарных и кольцевых световодных структур.

Практическая ценность работы

1. Разработана технология получения планарных световодных структур на основе промышленных марок оптических стекол.

2. Разработана технология получения планарных и кольцевых световодных структур на основе кварцевого стекла.

3. Разработаны и внедрены технологические процессы изготовления многоканальных разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур (ФТЯИ.6018800341, ФТЯИ.6018800349, ФТЯИ.25255.00011).

4. Разработаны конструкции и изготовлены макетные и опытные образцы оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур. Разработаны и введены в действие с 01.01.2004 г. технические условия ТУ6665-006-41085936-03 "Разветвители оптические".

5. Разработаны и внедрены методика и стенд для автоматизированного технологического контроля многополюсных разветвителей.

6. Разработаны, изготовлены и применяются в составе внедренных технологических процессов специальное технологическое оборудование и технологическая оснастка, используемые при создании разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур.

Представленные в диссертации исследования выполнены по планам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш" в соответствии с программой создания унифицированной компонентной базы для внутриобъектовых волоконно-оптических локальных информационных сетей подвижных объектов ВВТ по ОКР "Разработка многополюсных пассивных оптических разветвителей" (шифр "Огнеметание-2", работа завершена в 2002 г.); в соответствии с постановлением Правительства РФ №125-10 от 21.02.2002 г. по ОКР "Разработка интегрально-оптических разветвителей, переключателей и обратимых мультиплексоров для систем передачи и сбора информации" (шифр "Интеграл-оптика"); в соответствии с федеральной целевой программой "Национальная технологическая база" на 2002-2006 г.г. по НИР "Исследование и разработка унифицированных технологий для автоматизированного изготовления оптических элементов информационных систем" (шифр "Автоинтопт").

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на V Всесоюзной конференции "Волоконно-оптические системы передачи", Москва (1988); Научно-технической конференции "Оптическая коммутация и оптические сети связи", Суздаль (1990); 2 и 3 Международных конференциях по волоконной оптике и связи ДОБОС), С.-Петербург (1992, 1993); 6-10 Международных научно-технических конференциях "Высокие технологии в промышленности России", Москва (20002004); 2 и 3 Всероссийских научных конференциях "Молекулярная физика неравновесных систем", Иваново (2000, 2001); XI Международной научно-технической конференции "Тонкие пленки в электронике" Йошкар-Ола (2000); 49-53 научно-технических конференциях МИРЭА, Москва (2000-2004); 12 Международном симпозиуме "Тонкие пленки в электронике", Харьков (2001), ЬУ11 и ЬУ1Х Научных сессиях, посвященных дню радио, Москва (2002, 2004);

1 и 2 Межрегиональных семинарах "Нанотехнологии и фотонные кристаллы", Йошкар-Ола (2003), Калуга (2004).

Публикации

По теме диссертации опубликованы 37 печатных работ, в том числе, получены 4 авторских свидетельства на изобретения и 1 патент РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 132 наименований и приложений. Приложения включают 7 актов внедрения технологии для изготовления оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур, протоколы испытаний опытных образцов оптических разветвителей. Работа содержит 156 страниц основного текста, включающих 24 таблицы и 87 рисунков.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах [9, 80, 81, 84—88, 96-99, 102, 103, 105, 106, 111-114, 116-119, 121-128, 131, 132].

Весь экспериментальный материал получен автором лично.

Следует отметить, что в области технологии оптических разветвителей остаются нерешенные проблемы. Не рассмотрены и не исследованы методы формирования кольцевых световодных структур многоканальных одномодовых разветвителей. За рамками решаемых задач диссертационной работы осталось изучение процессов формирования разветвителей на основе наноструктурированных сред из кварцевых стекол.

Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность и признательность научному руководителю начальнику отдела волоконной и интегральной оптики к.т.н., с.н.с. М.Я.Яковлеву, научному консультанту д.т.н., профессору В.Ш.Берикашвили за постановку задачи, полезные обсуждения результатов, постоянный интерес, помощь и поддержку в выполнении работы.

Автор выражает глубокую признательность зав. лабораторией ИРЭ РАН д.х.н. Г.А.Иванову за помощь в проведении исследований по технологии получения кольцевых световодных структур; ведущему научному сотруднику ИРЭ РАН, к.т.н. И.П.Шилову за помощь в проведении исследований по технологии получения планарных световодов СВЧ-плазмохимическим методом; начальнику отдела ОАО "ЦНИТИ "Техномаш", д.ф.-м.н., профессору М.И.Самойловичу за постановку задачи и помощь в проведении экспериментов по созданию оптических волноводных структур, включающих область из нанокомпозитного материала, начальнику отдела ОАО "ЦНИТИ "Техномаш", д.т.н., профессору А.Ф.Белянину за постоянное внимание и поддержку в подготовке диссертационной работы, зав. кафедрой Радиотехнических устройств и систем МИРЭА, д.т.н., профессору Э.А.Засовину за содействие в завершении работы над диссертацией.

Автор выражает также признательность ученому секретарю диссертационного совета ОАО "ЦНИТИ "Техномаш" к.т.н., с.н.с. Э.А.Сахно, руководству предприятий на которых выполнялась работа: Генеральному директору ОАО "ЦНИТИ "Техномаш", к.т.н., профессору В.Д.Житковскому; заместителю. Генерального директора ОАО "ЦНИТИ "Техномаш", к.т.н. В.В.Жиликову, Техническому директору ЗАО "ЦНИТИ "Техномаш-ВОС", к.т.н., с.н.с. В.Ф.Фаловскому за поддержку в работе над диссертацией.

Кроме того, автор выражает искреннюю признательность всем сотрудникам лаборатории технологии волоконно-оптических и интегрально-оптических устройств ОАО "ЦНИТИ "Техномаш" за постоянное внимание и помощь при выполнении работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации рассмотрен широкий круг вопросов, связанных с решением технологических задач создания многомодовых оптических разветвителей на основе планарных и кольцевых световодных структур для информационно-измерительных систем: разработка методов и оборудования для формирования световодных структур, разработка и исследование технологии создания разветвителей, математическое моделирование световодных структур, применение разветвителей в информационно-измерительных системах.

Внедрение результатов работы

Материалы диссертационной работы используются в следующих организациях:

1. Федеральный научно-производственный центр "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" - использование технологических процессов формирования планарных и кольцевых световодных структур при изготовлении оптических разветвителей типов 8x8 и 16x16 для информационно-измерительных систем перспективных многоцелевых самолетов на базе волоконно-оптических линий связи.

2. Институт проблем механики РАН РФ - использование технологии формирования планарных световодных структур оптических разветвителей при изготовлении лазерных датчиков деформации.

3. ОАО "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш" - внедрен технологический процесс изготовления интегрально-оптических разветвителей с планарной световодной структурой, разработанный по договору с войсковой частью № 34416 (ОКР "Интеграл-оптика").

4. ЗАО "Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш-ВОС" - внедрены технологический процесс для изготовления многополюсных разветвителей на основе кольцевых световодных структур и стенд технологического контроля параметров разветвителей, разработанные по договору с войсковой частью №25580 (ОКР "Огнеметание-2").

5. ОАО "Всероссийский научно-исследовательский институт кабельной промышленности" - применение технологических процессов изготовления планарных конструкций разветвителей для создания волоконно-оптических линий передачи информации систем управления и наведения.

6. ЗАО "САХ и Ко" - применение технологии формирования планарных волоконно-оптических узлов при изготовлении датчиков веса с повышенной стойкостью к температурным и механическим ударным нагрузкам.

7. Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (Технический университет) - создание комплекса стендов для лабораторных работ и учебно-методических разработок на основе использования теоретических и экспериментальных результатов по созданию оптических разветвителей с планарной световодной структурой.

1. Основы построения открытых систем / М: ИРЭ РАН. 1999. 11 с.

2. Дианов Е.М., Прохоров A.M. Лазеры и волоконная оптика // Успехи физических наук. 1986. Т. 148. Вып.2. С.37-112.

3. Беланов A.C., Дианов Е.М. Предельные скорости передачи информации по волоконным световодам // Радиотехника. 1982. Т.37. №2. С.35-43.

4. Волоконная оптика в измерительной и вычислительной технике / Казангапов А.Н., Патлах А.Л., Вильш Р. и др. Алма-Ата: Наука. 1989. 248 с.

5. Беланов A.C., Григорьянц В.В., Потапов В.Т., Шатров А.Д. Передача оптических сигналов по волоконным световодам // Итоги науки и техники. Радиотехника. Т.ЗО. М.: ВИНИТИ. 1983.

6. Agraval G.P. Fiber-optic communication systems / John Wiley: New York. 1992. 541 p.

7. Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения / М.: Энергоатомиздат. 1990. 256 с.

8. Красюк Б.А., КорнеевГ.И. Оптические системы связи и световодные датчики. Вопросы технологии / М.: Радио и связью 1985. 192 с.

9. Берикашвили В.Ш., Ключник Н.Т., ЧижовВ.С., Яковлев М.Я. Волоконно-оптические датчики для измерения в высоковольтных сетях // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 8 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2002. С. 147-152.

10. Слепов H.H. Современные технологии оптоволоконных сетей связи / М.: Радио и связь. 2000.468 с.

11. Системы обработки информации. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель. ГОСТ 28906-91.

12. Иванов А.Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения / М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС. 1999 г. 672 с.

13. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети / М.: Эко-Трендз. 2001.268 с.

14. Снайдер А., Лав Дж. Теория оптических волноводов / М.: Радио и связь. 1987. 656 с.

15. Беланов A.C., Дианов Е.М. Соотношения для расчета параметров многомодовых волоконных световодов в системах связи // Электросвязь. 1985. №10. С.7-9.

16. Скляров O.K. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы / M.: COJIOH-P. 2001. 238 с.

17. Листвин A.B., Листвин В.Н., Швырков Д.В. Оптические волокна для линий связи М.: ЛЕСАРарт. 2003. 288 с.

18. Современное состояние и тенденции развития бортовых систем информационного обмена (Обзор по материалам иностранной печати). Под ред. Е.А.Федосова / М.: ГосНИИАС. Научно-информационный центр. 1991. 44 с.

19. Климов В.П. Проектирование бортовых мультиплексных каналов информационного обмена / М.: МАИ. 1993. 184 с.

20. Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник / И.И.Гроднев, А.Г.Мурадян, Р.М.Шарафутдинов и др. М.: Радио и связь. 1993. 264 с.

21. Рождественский Ю.В. Волоконно-оптические разветвители и их применение в волоконно-оптической технике // Волоконно-оптическая техника. Технико-коммерческий сборник. 2000. С.43-50.

22. Ouchi Y., Fukasawa M., Matsumoto R., Sasaki H., Ohashi M., Tanaka D. Polarization maintaining optical components with fused-taper structure // Fujikura Technical Review. 2003. №32. P.1-4.

23. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. ГОСТ 15150-69.

24. Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам. ГОСТ 25467-82.

25. Agarval A.K. Rewiew of optical fiber couplers // Fiber and integrated optics. 1987. V.6.№l.P.27-53.

26. Беловолов М.И., Дианов E.M., Лучников A.M., Прохоров A.M. Волоконные оптические направленные ответвители с малыми потерями // Квантовая электроника. Т.7. №7. 1980. С. 1578-1580.

27. Охаши М., Сасаки X., Танака Д. Сплавные разветвители 1 *4 канала звездообразного типа // Фотон-экспресс. 2004. № 3(35). С.12-13.

28. Katsuyuki Imoto, Minoru Maeda, Hiroyki Kunugiyama et al. New biconically tapered fiber star coupler fabricated by indirect heating method // Journal of Lightwave Technology. 1987. № 5. P.694-699.

29. Патент США. №52430821 МПК6 G02B 6/24. 1995 г.

30. Языджи А.В. Изготовление оптоволоконных биконических разветвителей с помощью устройства лазерного нагрева // Радиотехника. 1990. №9. С.88-90.

31. Патент США. №4550974 МПК6 G02B 5/172. 1985 г.

32. Европейский патент. №0171479 МПК6 G02B 6/28. 1986 г.

33. Борн М., Вольф Э. Основы оптики / М.: Наука. 1973. 719 с.

34. Guo S., Albin S. Transmission property and evanescent wave absorption of cladded multimode fiber tapers // Optics express. 2003. V.l 1. № 3. P.215-223.

35. Lamont R., Jonson D., Hill K. Power transfer in fused biconical-taper singlemode fiber couplers dependence on external refractive index // Applied optics. 1985. V.24. №3. P.327-332.

36. Каталог фирмы AMP. 2003 г.

37. Демьяненко П.А., Назаров В.Д., Терещенко А.Г. Оптические ответвители для волоконно-оптических систем // Оптико-механическая промышленность. 1986. №10. С.55-60.

38. Патент США. № 3937557. MnK6G02B 005/16. 1976 г.

39. Семенов А.С., Смирнов B.JL, Шмалько А.В. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации / М.: Радио и связь. 1990. 224 с.

40. Хансперджер Р. Интегральная оптика: Теория и технология / М.: Мир. 1985. 384 с.

41. Stewart G. Diffusion processes in different materials for integrated optics // Journal of non-crystalline solids. 1982. V. 47. № 2. P.191-200.

42. Ramaswamy R.V., Srivastava R. Ion-exchange glass waveguides: a Review // Journal of Lightwave Technology. 1988. V.6. P.984-1002.

43. Интегральная оптика. Под ред. Т.Тамира / М.: Мир. 1978. 344 с.

44. Dragon С., Henry С. Н., Kaminow I. P., Kistler R. S. Efficient multichannel integrateted optics star coupler on silicon // IEEE Photon Technol. Lett. 1989. №8 P.241-243.

45. Miyashita Т., Samida S. Silica optical waveguide circuit technology // LEOS'89: Lasers and electro-opt. Soc. Annu. Meet. Conf. Proc. Orlando, Fla, oct. 17-20. 1989. New York. 1989. P.181-182.

46. Патент США. №5858051. МПК6С03В/022. 1999 г.

47. Tervonen A., Honkanen S., Lepphalme M.Control of ion-exchanged waveguide profies with Ag thin film sources // Journal of applied physics. 1987. V.62. P.759-763.

48. Izawa Т., Nakagome H. Optical waveguide formed by electrically induced migration of ions in glass plate // Applied physics letters. 1972. V.21. P.584-586.

49. Kaede K., Ishikawa R. A ten-port graded-index waveguide star coupler fabricated by dry ion diffusion process // ECOC 83 9th Europen conference on optical communication. Elsevier science publishers B.V. (North-Holland). 1983.

50. Никоноров H.T., Петровский Г.Т. Стекла для ионного обмена в интегральной оптике: современное состояние и тенденции дальнейшего развития (обзор) // Физика и химия стекла. 1999. Т. 25. № 1. С.21-69.

51. Tervonen A., PoyhonenP., Honkanen S. et al. Examination of two-step fabrication methods for single-mode fiber compatible ion-exchanged glass waveguides // Applied optics. 1991. V.30. №3. P.338-343.

52. McCourt M., Malinge J.L. Application of ion exchange techniques to the fabrication of multimode wavelength division multiplexers and star couplers // Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1988. V.949 P. 131-137.

53. Okuda E., Tanaka I., Yamasaki T. Planar gradient-index glass waveguide and its applications to a 4-port branched circuit and star coupler // Applied optics. 1984. V.23. №11. P.1745-1748.

54. PittC.W., Stride A.A., TrigleR.I. Low temperature diffusion process for fabricating optical waveguides in glass // Electronics Letters. 1980. V. 16. № 18. P.701-703

55. Тучин B.A., Ключник H.T. Способ изготовления планарных оптических волноводов // Авторское свидетельство СССР. №1034345. 1983.

56. Tabib-Azar M, Beheim G. Modern trends in microstructures and integrated optics for communication, sensing, and actuation // Opt Eng. 1997. V.36. P. 1307-1318.

57. Boquan Li, Toshiyuki Fujimoto and Isao Kojima. Structural characterization of radiofrequency magnetron sputter deposited Si02 thin films // Journal of Phys. D: Applied Physics. 1999. V.32. P. 1287-1292.

58. Wildermuth E., Nadler Ch., banker M. et al. Penalty-free polarization compensation of Si02/Si arrayed waveguide grating wavelength multiplexers using stress release grooves. Electronics Letters. 1998. V. 34. № 17. P. 1678-1679.

59. Takato N., Jinguji K., Yasu M. et al. Silica-based single-mode waveguides on silicon and their application to guided-wave optical interferometers. Journal of Lightwave Technology. 1988. V.6. №6. P.1003-1010.

60. Henry C.H., Kazarinov R.F. Low loss Si3N4-Si02 optical waveguides on Si // Applied Optics 1987. V. 26. № 13. P.2621-2624.

61. Kawachi M. Silica waveguides on silicon and their application to integrated optic components // Optical and Quantum Electronics. 1990. V. 22. P.391-416.

62. Gorecki C. Optimization of plasma-deposited silicon oxinitride films for optical channel waveguides // Optics and Lasers in Engineering. 2000. V. 33. P. 15-20.

63. Bonnotte E, Gorecki C, Toshiyoshi H et al. Guidedwave acousto-optic interaction with phase modulation in a ZnO thin film transducer on silicon-based integrated Mach-Zehnder interferometer. Journal of Lightwave Technology. 1999. V.17. №1. P.35-42.

64. Блинов JI.M., Володько B.B., Куликовский H.B. и др. Использование плазмы ВЧ- СВЧ-разрядов в производстве кварцевых волоконных световодов // Радиотехника и электроника. 1995. Вып. 5. С.115-126.

65. Bachmann Р.К., Hermann W., Werh H., Wiechert D.U. Stress in optical waveguides. 1: Preforms // Applied Optics 1985. V. 25. № 7. P.1093-1098.

66. Zernike F. Fabrication and measurement of passive components in integrated optics // Topics applied physics. (Springer, Berlin, Heidelberg, New York 1979). V.7. P.203-206.

67. Verma A., Sharma S., Singh S. et al. Fabrication and characterization of ZnO thin films by envelope and waveguide methods // Journal of optics (Paris). 1996. V.27. №1. P.13-17.

68. Valentini A., Quririni A. Optical properties of ZnO films deposited by r.f. sputtering on sapphire substrate // Thin solid films. 1989. V.176. P.167-171.

69. Пресс Ф.П. Фотолитографические методы в технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем / М.: Советское радио. 1978. 345 с.

70. Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА / М.: Высш. шк. 1987. 376 с.

71. Козанне А., Флере Ж., Мэтр Г., Руссо М. Оптика и связь / М.: Мир. 1984.502 с.

72. Патент США. 4449783. МПК6 G02B 005/172. 1984.

73. Патент США. 4995692. МПК6 G02B 006/28. 1991.

74. Патент США. 5570442 MnK6G02B 006/26. 1996.

75. Патент США. 5742717. МПК6 G02B 006/26. 1998.

76. Stockman М., Witte Н.-Н. Planar star coupler for multimode fibers // Applied optics. 1980. V.19. №15. P.2584-2588.

77. Яковлев М.Я., Ключник Н.Т. Формирование оптических разветвителей с кольцевым световедущим слоем для систем передачи информации подвижных объектов // Сборник научных трудов. М.: ЦНИТИ "Техномаш". Международнаяакадемия информатизации. 2001. С.57-63.

78. Унгер Г. Планарные и волоконные оптические волноводы / М.: Мир. 1980.656 с.

79. Адаме М. Введение в теорию оптических волноводов / М.: Мир. 1984.512с.

80. Житковский В.Д., Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Многополюсные разветвители на основе слоевых структур из стекла для волоконно-оптических информационных систем // Системы и средства связи, телевидения и радиовещания.2002. №1,2 С.68-73.

81. Ключник Н.Т. Монолитные оптические разветвители на основе слоевых структур для информационных систем подвижных объектов // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 7 Международной конференции. М.: МГУ. 2001. С.25-29.

82. Belopotapova E.N, Klyuchnik N.T., Shaev O.V., Yakovlev M.Ya. Multimode star couplers with planar waveguide mixer //Proc. Sec. Int. Russian Fibre optics and Telecommunications Conference. St. Petersburg (Russia), Oct. 5-9 1992. P.175-179.

83. Иванов Г.А., Ключник H.T., Яковлев М.Я. Оптические характеристики волоконных элементов из кварцевого стекла с кольцевым световедущим слоем. LVII Научная сессия, посвященная дню радио. Труды. Том.1. М. 2002. С.212-215.

84. Берикашвили В.Ш., Ключник Н.Т. Влияние технологических погрешностей на характеристики многоканальных оптических разветвителей с планарной волноводной структурой // LVIX Научная сессия, посвященная дню радио. Труды. Том.2. М. 2004. С.42^14.

85. Андрушко JI.M., Гроднев И.И., Панфилов И.П. Волоконно-оптические линии связи / М.: Радио и связь. 1984. 136 с.

86. Справочник конструктора оптико-механических приборов / В.А.Панов, МЛ.Кругер, В.В.Кулагин и др. Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние). 1980. 742 с.

87. Гайдышев И.П. Анализ и обработка данных: специальный справочник / СПб: Питер, 2001, 752 с.

88. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. Анализ данных на компьютере / М.: Инфра-М.2003. 544 с.

89. Точность производства в машиностроении и приборостроении. Под ред. А.Н.Гаврилова / М-: Машиностроение. 1973. 567 с.

90. Введение в технику измерений оптико-физических параметров световодных систем. А.Ф.Котюк, Ю.А.Курчатов, Ю.П.Майборода и др. М.: Радио и связь. 1987. 224 с.

91. Дьяконов В.П. МАТЬАВ. Обработка сигналов и изображений. Специальный справочник / СПб.: Питер. 2002. 608 с.

92. Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Формирование планарных оптических волноводов на основе спекания слоев из неорганических стекол // Молекулярная физика неравновесных систем. Материалы 2 Всероссийской конференции. Иваново: ИвГУ. 2000. С.242-245.

93. Аксенов В.А., Иванов Г.А., Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Формирование волоконных элементов с кольцевым световедущим слоем для оптических разветвителей систем передачи информации // Тонкие пленки в электронике. Харьков: ХФТИ. 2001. С.275-277.

94. Ключник Н.Т. Получение полосковых оптических волноводов на основе стекол для компонентов информационно-измерительных систем // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 8 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2002. С.187-191.

95. Стекло оптическое бесцветное. Физико-химические характеристики. Основные параметры. ГОСТ 13659-78.

96. Вейнберг В.Б., Саттаров Д.К. Оптика световодов / Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние). 1977. 320 с.

97. Берикашвили В.Ш., Григорьянц В.В, Ключник Н.Т., Кочмарев Л.Ю., Шилов И.П., Яковлев М.Я. СВЧ-плазмохимическое осаждение планарных волноводных структур на основе кварцевого стекла // Микросистемная техника.2004. №8. С.28-33.

98. Кучикян JI.M. Физическая оптика волоконных световодов / М.: Энергия. 1979. 192 с.

99. Klyuchnik N.T., ShaevO.V., Yakovlev M.Ya. Study of planar waveguide mixers for multimode star couplers // Proc.Third Int. Russian Fibre optics and Telecommunications. Conference. St. Petersburg (Russia), Apr. 26-30. 1993. P.196-196b.

100. Иванов Г.А., Ключник H.Т. Исследование оптических характеристик волоконных элементов из кварцевого стекла с кольцевым световедущим слоем // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 7 Международной конференции. М.: МГУ. 2001. С.20-24

101. MacChesney J.B. Materials and processes for perform fabrication modified chemical vapor deposition and plasma chemical vapor deposition // Proc. IEEE. 1980. V.68, №10, P. 1181—1184.

102. Schultz P.K. Fabrication of optical waveguides by the Outside Vapor Deposition Process // Pros. IEEE, 1980, V.68, №10, P. 1187-1190.

103. Izawa T., Inagaki N. Materials and Processes for Fiber Preform Fabrication -Vapor-Phase Axial Deposition // 1980. V.68, №10, P.l 184-1187.

104. Roel G.L. Technical and economic aspects of the different fiber fabrication processes / Proc. ESOC, 1989, paper A-l, P.l-8.

105. Ключник Н.Т. Технология и оборудование для формирования одномодовых разветвителей, сохраняющих поляризацию излучения // Нанотехнологии и фотонные кристаллы. Материалы 2 Межрегионального семинара. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2004. С.271-276.

106. АлешкинВ.А., Гричевский В.А., Ключник Н.Т., Попова М.Е., ШаевО.В. Устройство для изготовления направленных ответвителей из одномодовых световодов // Авторское свидетельство СССР №1660503, 1991.

107. Gerasimov E.G., Grichevsky V.A., Klyuchnik N.T., Popova M.E., Shaev O.V., Yakovlev M.Ya. Polarization preserving single-mode fiber fused couplers //

108. Proc. Sec. Int. Russian Fibre optics and Telecommunications Conference. St. Petersburg (Russia), Oct. 5-9 1992. P. 174.

109. Carrara S.L.A, Kim B.Y., Shaw H.J. Elasto-optic alignment of birefrngent axes in polarisation-holding optical fiber// Optics Letters . 1986. V.ll. №7. P.470-473.

110. Ключник H.T. Метод и устройство для ориентации одномодовых анизотропных световодов в технологии оптических разветвителей // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 6 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2000. С.166-170.

111. Алешкин В.А., Гричевский В.А., Ключник Н.Т., Попова М.Е., ШаевО.В. Устройство взаимной ориентации одномодовых анизотропных световодов и их соединения боковыми поверхностями. Патент РФ №2069884. 1996 г.

112. АникиевЮ.Г., Ключник Н.Т., Тучин В.А., Фаловский В.Ф. Способ изготовления пассивных интегрально-оптических элементов из стекла // Авторское свидетельство СССР №1181414. 1985.

113. Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Формирование многомодовых световодных структур в пластинах из стекла // Высокие технологии в промышленности России. Материалы 6 Международной конференции. М.: ЦНИТИ "Техномаш". 2000. С.162-165.

114. Друянов Б.А., Непершин Р.И. Теория технологической пластичности // М.: Машиностроение. 1990. 272с.

115. Ключник Н.Т., Кошкина И.С., Яковлев М.Я. Способ изготовления пассивных интегрально-оптических элементов из стекла // Авторское свидетельство СССР №1436419. 1986.

116. Ключник Н.Т., ШаевО.В., Яковлев М.Я. Оптические разветвители для систем связи и датчиков // Вестник связи. 1993. №3. С.21-22.

117. Засовин Э.А., Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Многополюсные волоконно-оптические разветвители для локальных систем передачи информации // LVIX Научная сессия, посвященная дню радио. Труды. Том.2. М. 2004. С.37-39.

118. Берикашвили В.Ш., Ключник Н.Т., Мировицкий Д.И., Яковлев М.Я. Устройство контроля и методика измерения параметров многополюсных волоконно-оптических разветвителей // Измерительная техника. №2. 2003. С.21-25

119. КлючникН.Т., ШаевО.В., Яковлев М.Я. Оптические разветвители для систем связи и датчиков // Научно-технические достижения. ВИМИ. Научно-техн. сб. 1993. Вып.З. С.29-32.

120. SuhirE. Vibration frequency of a fused biconical taper (FBT) lightwave coupler // Journal of lightwave technology. 1992. V. 10. № 7. P.898-902.

121. Карпушин В.Б. Виброшумы радиоаппаратуры. M.: Сов. радио. 1977.320 с.

122. Белопотапова E.H., Беспятов Ю.Д., Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Многоканальная волоконно-оптическая линия для систем информационного обмена между вращающимися объектами // Волоконно-оптическая техника. 1996. Вып. 3. С.32-34.

123. Белопотапова E.H., Беспятов Ю.Д., Ключник Н.Т. Многоканальное оптическое вращающееся устройство // Волоконно-оптическая техника. 1994. С.22-23.