автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Разработка специальных типов оптических волокон для систем управления

□03054122

На правах рукописи УДК 681.7.068

Фролков Владимир Николаевич

РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНЫХ ТИПОВ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Специальность 05.11.07 -Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Санкт-Петербург - 2007

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Юрий Арменакович Гатчин

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Защита состоится: 20 марта 2007 года в 15 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д.212.227.01 при Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 190000, Санкт-Петербург, пер. Гривцова, д. 14, ауд. 314а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ ИТМО

Автореферат разослан 19 февраля 2007 г.

Ваши отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим высылать по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, секретарю диссертационного совета Д.212.227.01.

Анатолий Владимирович Демин

- кандидат технических наук, доцент Василий Викторович Артемьев

Ведущая органшация ФГУП НИТИОМ ВНЦ "ШИ им. СЛ. Вавилова'

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.227.01, кандидат технических наук, доцент

В .М. Красавцев

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Элементы и системы управления на основе оптического волокна (ОВ) широко применяются в современной связи, приборостроении, медицинской технике. Такие свойства ОВ, как высокая широкополосность, возможность передачи больших'объемов информации, невосприимчивость к электромагнитным помехам, малая материалоемкость, малые массогабаритные характеристики и 'т.п.,'^позволили им успешно конкурировать и заменять традиционные металлические линии связи систем управления(СУ). Причем, этот процесс сЬпрЬвбждается существенным повышением требований к качественным характеристикам ОВ.

Существенной чертой является использование СУ на объектах, территориально расположенных на больших расстояниях друг от друга, например, крупные промышленные и энергетические комплексы, системы управления космическими летательными аппаратами и т. д. Для связи между отдельными устройствами в таких системах применяются средства телемеханики, которые совместно с устройствами управления и управляемыми объектами образуют телеавтоматические системы.

Поскольку процесс передачи данных в СУ очень ¡важен требуется разработать совершенную среду Передачи данных и' исследовать ее характеристики для дальнейшего усовершенствования систем управления на основе ОВ. Поэтому диссертационная работа, ' посвященная разработке специальных типов ОВ для систем управления, являемся актуальной.

Целыо работы является исследование и разработка технологии производства специальных типов оптических волокон для систем управления.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе последовательно решаются следующие задачи:

1. Исследование и классификация оптических волокон для систем управления;

2. Анализ характеристик оптических волокон, обеспечивающих высокое качество передачи данных в СУ; '' : ■ . ■

3. Разработка методики оценки качества волокон На основе Газоразрядной визуализации (ГРВ); . ..■■ ,1 с.

4. Разработка математической модели взаимосвязи ¡температуры,- скорости вытягивания и натяжения в процессе изготовления,волокна, позволяющей оптимизировать технологические режимы производства волокон.

Методы исследования. Методы исследования базируются на использовании теории и методов систем управления, теории информации. В работе использованы, современные математические и инструментальные методы исследования.

В области теоретических исследований были использованы представления механики сплошных сред, теории прочности Гриффитса.

Разработка математических моделей процессов получения ОВ проводилась путем согласования экспериментальных исследований и теоретических расчетов.

Научная новизна работы:

1. Разработаны основы технологии производства ОВ, отвечающих повышенным требованиям к СУ;

2. Разработана методика исследования характеристик ОВ, позволяющая обеспечить высокое качество ОВ для СУ;

3. Разработана оригинальная методика оценки качества ОВ на основе метода ГРВ и проведено их исследование;

4. Впервые разработана математическая модель взаимосвязи температуры, скорости вытяжки и натяжения в процессе вытягивания волокна, позволяющая оптимизировать технологию производства волокон.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Технология производства ОВ, отвечающих требованиям, предъявляемым к среде передачи данных.

2. Методика оценки качества ОВ на основе метода ГРВ.

3. Математическая модель взаимосвязи температуры, скорости вытягивания и натяжения в процессе вытягивания ОВ.

Практическая ценность работы:

- Разработанная математическая модель взаимосвязи температуры, скорости вытягивания и натяжения позволяет оптимизировать режимы вытягивания ОВ;

- Разработанный метод контроля ОВ на основе ГРВ позволит в дальнейшем существенно упростить контроль ОВ.

- Результаты работы использованы в учебном процессе и при подготовке учебных и методических пособий для студентов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались в 2002-2007 гг. на 7 Международных, Всероссийских и региональных конференциях, школах и семинарах, в том числе: на девятой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика -2002», I конференции молодых учёных университета, II конференции Молодых учёных университета, Ш Межвузовской конференции молодых учёных, Международном оптическом конгрессе «Оптика XXI век». «Прикладная оптика - 2006», конференции политехнического симпозиума 2006 года, XXXVI научной и учебно-методической конференции профессорско-

преподавательского и научного состава. Полное содержание диссертации обсуждалось ' на расширенном заседании кафедры «Проектирование компьютерных систем» СПбГУ ИТМО.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ. Список работ приведен в конце автореферата.

Практическая значимость и реализация результатов м работы. Результата диссертационной работы использованы в.ФГУП МИТИОМ ВНЦ 'ТОЙ им." С.Й. Вавилова", г. Санкт-Петербурга, в учебном процессе СПбГУ ИТМО на кафедре проектирования компьютерных систем,

Основные результаты работы нации свое отражение в конкурсных работах и следующих грантах администрации Санкт-Петербурга Министерства образования Российской Федераций: «Выявление дефектов волоконно-оптических линий связи и оценка накопленного и поверхностного, заряда в полупроводниковых приборах методом газоразрядной визуализации», «Дефектоскопия волоконно-оптических линий связи ' и элементов полупроводниковых приборов методом газоразрядной визуализации» и «Контроль качества волоконно-оптических линий связи».

Результаты работы использованы в 3-х НИР, выполненных в СПбГУ ИТМО. Практическая значимость результатов диссертационной работы подтверждена соответствующими документами об использовании.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав и заключения. Материалы изложены на 184 страницах, включая 64 рисунка, 12 таблиц. Список литературы составляет 85 наименований.

Благодарности. Выражается глубокая и искренняя благодарность доктору технических наук, профессору Кондратьеву Юрию Николаевичу за огромную помощь в работе, лекции, советы и рекомендации.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи работы, методы исследования, основные защищаемые положения, приведено краткое изложение диссертации по главам. '

В цервой главе приведен обзор1 современного состояний 'систем управления на основе ОВ и рассмотрен вопрос создания совершенной среды передачи данных. Технический прогресс предъявляет высокий ¿требования к процессу передачи данных. Растущие потребности к качеству[ среды передачи данных приводят к необходимости поиска более совершенных каналов связи. Построение систем управления на! осЙбве ОВ позволяют" успешно решить данную задачу.

Основными типами передающих сред, используемых в компьютерных сетях, являются: ;

• аналоговые телефонные каналы общего пользования;

• цифровые каналы;

• узкополосные и широкополосные кабельные каналы;

• радиоканалы и спутниковые каналы связи;

• оптоволоконные каналы связи.

Использование для подобных целей волоконно-оптических световодов имеет ряд преимуществ.

Самые важные из них:

• невосприимчивость к электромагнитным помехам;

• защита от несанкционированного доступа;

• относительно малая стоимость;

•. широкополосность;

• малые потери;

• , малая масса;

• эластичность;

• механическая прочность;

• отсутствие взаимной интерференции;

• безьгадукционность;

• взрывобезопасность;

• высокая электроизоляционная прочность.

Надежность является одной из центральных проблем СУ. Правильный подход к ней и ее решение обеспечивает жизнедеятельность СУ.

Конечная оценка степени надежности СУ и численно может быть выражена как отношение среднего числа наличия искаженных знаков т к общей емкости указанных массивов памяти М, определяемой в байтах:

ц=ш/М

Функционирование систем, называемых цифровыми системами передачи, оценивается коэффициентом битовых ошибок ВЕЯ, определяемым числом ошибок на заданное количество переданных битов информации, т.е. вероятностью появления ошибок. Обозначим вероятность принятия 1 за 0 через рь а вероятность принятия 0 за 1 через ро. Тогда в случае равной вероятности передачи обоих битов

ВЕЯ--1/2- р: 41/2- р0

. В последние годы созданы и продолжают активно разрабатываться волоконно-оптические лазеры и усилители света, которые открывают возможности создания уникальных, полностью оптических информационных систем, включающих в себя оптический компьютер с огромным быстродействием, волоконно-оптические сенсоры. Компьютер подключается к

внешним волоконным линиям связи также с помощью оптических волокон. Фактически речь идет о переходе от электронной информации к световой.

Во второй главе рассмотрены волоконно-оптические системы передачи данных (ВОСП). ВОСП являются системами передачи, использующими ОВ в качестве среды передачи.

Для получения ОВ должна бьггь изготовлена сложная структура, состоящая из сердцевины и окружающей ее оболочки с меньшим показателем преломления. Оболочка помогает удержать электромагнитную энергию преимущественно в области сердцевины благодаря полному отражению от границы раздела сердцевина — оболочка. Для волоконных световодов типичны оболочки толщиной от 20 до 50 мкм при диаметре сердцевины от 3 до 80 мкм.

Современное производство оптических волокон обычно разбивают на несколько этапов. Первый этап называется процессом производства заготовки (преформы), которая представляет собой стеклянный стержень длиной порядка метра и диаметром 10-40 мм. Из этой преформы в дальнейшем методом вытяжки производится непосредственно само волокно. В одном процессе, относящемся к многокомпонентным стеклам с низкой температурой плавления, стекло готовят в большой плавке, а волоконный световод формируют на втором, отдельном этапе. Во втором процессе, обычно относящемся к кварцевому стеклу, используется заготовка, содержащая материал, как сердцевины, так и оболочки, образованных непосредственно из газовой фазы. В дальнейшем заготовка перетягивается в волоконный световод. В третьем процессе вытягивается волоконный световод из заготовки однородного состава и покрывается пластиком, образующим отражающую оболочку.

Вторая стадия - вытягивание ОВ и нанесение защитных покрытий -является общим процессом независимо от методов изготовления заготовок. Этот процесс существенно влияет на оптические, механические и геометрические параметры оптического волокна.

Физическая сущность процесса заключается в следующем. Стекло (конец преформы) нагревается в печи до пластичного состояния, при котором вязкость составляет 104гЮ6 пуаз, при этом тянущее устройство вытягивает высоковязкий расплав в тонкую нить. Для осуществления непрерывности процесса объемный расход вытянутого волокна, равный Увьгг- <12в, где Увыт- скорость вытягивания, с!в - диаметр волокна, компенсируется подачей заготовки в зону высоких температур со скоростью подачи (УИ1.), при этом строго соблюдается равенство объемных расходов Увыт- <12в= Узаг • (32йг Устройство нагрева построено таким образом, чтобы по его оси формировался четко выраженный температурный максимум, в зоне которого формируется «луковица» перетягиваемой преформы. Силы поверхностного натяжения стремятся превратить сечение волокна в крут, независимо от формы заготовки, однако, меняя температуру максимума в осевом профиле печи, скорость вытяжки и подачи, можно

получать и не сферическое волокно, повторяющее форму многогранной заготовки.

В третьей главе рассмотрены основные характеристики ОВ и методы их исследорания. '

К основным характеристикам ОВ относятся: геометрические параметры волокон, затухание, дисперсия, спектральные характеристики'й др.

Основные причины затухания можно разбить на две группы, одна из которых вызвана поглощением, а вторая — излучением Световой энергии. Потери за счет поглощения энергии подразделяют На собственные и несобственные: Собственное поглощение -бывает вызвано взаимодействием распространяющейся световой волны с одним или несколькими основными компонентами веществ, из которых сделаны сердцевина и оболочка волокна. Поглощение энергии в этом случае ведет к квантовым переходам между различными электронными и молекулярными энергетическими уровнями вещества.' Общии-закон затухания имеет вид:

Р~Р0схр(-аЬ),

где Ро~ мощность, вводимая в волокно, Ь -длина волокна, а - постоянная затухания или потерь в волокне.

. Оптический сигнал, распространяясь по волокну, не только затухает, но и искажается за счет естественной дисперсии различного рода, вызывающей уширение импульсов, а также нелинейных эффектов, основные из которых вызваны нелинейным преломлением и генерацией третьей гармоники .

Под дисперсией в оптике понимают зависимость фазовой скорости световых волн Уф от частоты.

Различают 3 понятия дисперсии:

• модовая дисперсия - дисперсия, существующая только в многомодовом волокне и вызванная различной скоростью распространения в световоде лучей разных мод, достигающих выхода в разное время, что приводит к уширению входного импульса;

• материальная дисперсия - дисперсия собственно материала световода,

•; существующая независимо от типа волокна и отличающаяся от

хроматической дисперсии только тем, что она соответствует ■ •, ■ материальной среде;

• .волноводная дисперсия - дисперсия, существующая в так называемой

волноводной среде, сформированной, по меньшей мере, двумя средами.

. Оптический световод, как и любой диэлектрик, демонстрирует нелинейное доведение в сильном электромагнитном поле.

■ ; Ситуация --усугубляется в системах ' с оптическими усилителями, используемыми для обеспечения большой длины регенерационного участка; а

также в высокоплотных системах с разделением по длинам волн, где используются источники интенсивного лазерного излучения.

Оптическое волокно нуждается в многократном тестировании. Производитель волокна должен убедиться в том, что волокно соответствует специфицированным характеристикам. Поскольку контроль качества осуществляется только при производстве волокна, производитель должен постоянно его тестировать с целью определения соответствия спецификации. К числу контролируемых в этих тестах параметров относятся:

• диаметр ядра волокна

• диаметр оптической оболочки

• апертура (ЫА)

профиль показателя преломления

• допустимая растягивающая нагрузка

• затухание

• ширина полосы пропускания

• дисперсия и др.

Измеряя оптическую мощность или уровень мощности на входе Р] и выходе Р2 оптического кабеля, можно определить его затухание и коэффициент затухания:

а = 101й-^-, дБ/км,

Л

Измерение затухания с помощью оптического рефлектометра основано на том, что каждая точка однородного участка ОВ дает один и тот же уровень мощности обратного рассеяния. Уменьшение на рефлектограмме уровня оптической мощности с увеличением расстояния (времени) вызвано общим затуханием, а не только рассеянием. Затухание сигнала между точками 1 и 2 равно половине разности соответствующих уровней мощности О^^РрРг). Множитель 0,5 вводится потому, что оптическое излучение дважды проходит путь между точками 1 и 2.

Таким образом, коэффициент затухания ОВ между точками 1 и 2 определяется по формуле:

а = 0,5-^—^- = 0,5 Р'~Рг ,дБ!км 2 "('2-'.)

Измерение расстояния вдоль линейного тракта или обнаружение места повреждения (обрыва) ОВ осуществляется с помощью одного или двух курсоров, которые отмечают соответствующие точки на рефлектограмме. Расстояние, которое необходимо найти, определяют по формуле:

п

Отношение передаваемой мощности к Р2(Х.) или Р^Х) к Р3(Х)

рассчитывают согласно выражению:

РКЯ)

Коэффициент затухания линейной моды определяют по формуле: ... 10, Р^Рг-Х " Ь Р,/Рг-1

Если импульсы на входе и выходе ОВ имеют гауссовскую форму, то полосу пропускания определяют на основании измерения длительности импульсов согласно выражению:

дfL =440/л/г2.»-Г2« .

Коэффициент широкополосности рассчитывается по формуле: Д/ = Дfju.

В третьей главе был предложен новый способ неразрушающего контроля

ОВ.

Принцип газоразрядной визуализации (ГРВ) заключается в следующем. Между исследуемым объектом и диэлектрической пластиной, на которой размещается объект, подаются импульсы от генератора электромагнитного поля для чего на обратную сторону пластины нанесено прозрачное токопроводящее покрытие. При высокой напряженности поля в газовой среде пространства контакта объекта и пластины развивается лавинный и скользящий газовый разряд, параметры которого определяются свойствами объекта. Свечение разряда с помощью оптической системы и ПЗС-камеры преобразуется в видеосигналы, которые записываются в виде одиночных кадров или AVI-файлов в блок памяти, связанный с компьютерным процессором обработки. Процессор обработки представляет собой специализированный программный комплекс, который позволяет вычислять набор параметров и на их основе делать определенные диагностические заключения.

Результаты были получены с использованием динамической ГРВ видеосъёмки. Полученные AVl-файлы, длительностью 5 секунд, обрабатывались с помощью программы GDV Scientific Laboratory. Эта программа обрабатывает видео файл и переводит результаты обработки в графическую форму, разбивая данные по ГРВ параметрам.

На рис. 1. приведены усредненные картины свечения волоконно-оптических жгутов (негативные изображения). В данном случае сравниваются картины свечения четырех, двух и одного жгута соответственно. Можно видеть, что картина, на которой тестируется один жгут более яркая и наглядная. Увеличение числа контролируемых волокон повышает качество и информативность картины.

дай» ¿А ¿А.

% * £

* &

> У ц*^ '"А |

а) б)

Рис. I. Усредненные картины свечения жгутов На рис. 2. приведены усредненные картины свечения волокояно-оптических жгутов, прошедшие шумовую обработку. На рис. 2.а хорошо видно место дефекта жгута (место протекания локальных лавин). На рис. 2,6 приведены совместно бездефектный жгут и жгут с дефектом.

У

%

Рис. 2. Усредненные картины свечения жгутов, прошедшие шумовую

обработку

Предложен способ дефектоскопии, заключающийся в определении точек с наибольшей интенсивностью — предполагаемыми местами дефектов. Неоднородное распределение свечения вдоль кварцевого оптического волокна позволяет сделать выводы о возможности визуального контроля качества металлического покрытия, нанесенного на волоконный жгут,

ГРВ метод представляет интерес как быстрый, недорогой метод диагностики полупроводниковых структур и оптического волокна и требует дальнейшего, более детального рассмотрения физических особенностей формирования газового разряда, учета информационного шума, который может возникать от посторонних объектов и газовой среды.

Таким образом, доказана принципиальная возможность контроля дефектов изделий, полученных па основе оптического волокна, методом газоразрядной визуализации.

В четвертой главе рассмотрены основные проблемы создания высокотемпературной зоны печи для перетягивания луковицы. Проведен анализ графитовой печи сопротивления. Предложены пути решения ряаа проблем.

Метод получения горячей зоны с требуемыми характеристиками целиком зависит от материалов, используемых в конкретном процессе. Для вытягивания заготовок из кварцевого стекла необходима температура 2100 - 2400 °С.

Требуемая температура достигается путем применения нагревательных графитовых элементов.

При вытяжке волноводов возможны следующие варианты формы луковицы заготовки в зависимости от температурного распределения в печи, т.е. от длины зоны формования:

1) Первый случай, когда длина зоны формования очень мала (лазерный нагрев).

2) Второй случай - когда температура изменяется постепенно. Такой температурный режим может быть получен с помощью графитовой печи сопротивления.

3) Третий случай - это случай, когда температура достигает максимума не в одной конкретной точке, а на некотором промежутке.

На основе анализа различных температурных режимов формирования луковиц вытягиваемого волокна можно сделать вывод о необходимости создания температурного максимума для однородного прогрева поверхности и сердцевины луковицы, что позволит значительно увеличить скорость, а значит и производительность технологического процесса вытягивания оптического волокна.

Сохранение формы исходной заготовки принципиально зависит от соотношения вязкости и поверхностного натяжения и соотношений скорости подачи заготовки и вытягивания волокна, определяющих время пребывания луковицы в зоне формирования.

Главным определяющим моментом для осуществления процесса перетягивания является наличие у перетягиваемого вещества достаточно широкого температурного интервала вязко-пластичного состояния, что собственно и характерно для стеклообразного состояния, у которого в области выше температур стеклования вязкость экспоненциально зависит от температуры.

Было найдено соотношение между вязкостью стекла (г|) в зоне формирования, скоростью вытягивания волокна (\'в), и усилием вытягивания

(Б). Это соотношение У.-п=А-Р, где постоянная величина А=—^т, Ь -4 ЗяЯ,

эффективная длина зоны формирования, радиус волокна.

В настоящей работе найдена эффективная вязкость в зоне формирования по соотношению, приведенному выше, и по данным о величинах скорости и усилиях вытягивания при постоянной температуре.

Такой подход позволяет распространить выражение Ув-т|=А-Р, полученное для вытягивания кварцевого стекла, на любые стекла, т.е. по известной температурной зависимости вязкости в зоне формирования находить их математические и динамические характеристики при данном радиусе вытягивания волокна.

1 то

С 2000

Рис. 3. Зависимость усилия вытягивания 6т скорости вытягивания и'

температуры -(стекло КУ-1, (13 =12 мм, с1в =125 мкм) [15]

В табл. 1 приведены усредненные результаты расчета вязкости в зоне формования по известным экспериментальным значениям скорости и усилия вытягивания для кварцевого волокна диаметром 125 мкм.

Таблица 1

t,°C Т,К (1Л-) •ю5, 1/К Скорость, вытягивания, м/мин Расчет т]

25 50 100 150 200 п 1g V

1900 2173 46,02 42 87 1,26-106 6,1

1950 2223 44,98 30 65 130 7,08-Ю3 5,8

2000 2273 43,99 15 30 70 110 3,98-Ю5 5,6

2050 2323 43,04 13 25 50 80 120 1,99-Ю5 5,3

2100 2373 42,14 9 13 28 45 70 1,1-10' 5,05

2150 2423 41,27 8 12 24 37 6,3-Ю4 4,8

2200 2473 40,43 5 10 13 22,5 3,98-104 4,6

2250 2523 39,63 10 13 2,24-104 '4,35

По усредненным значениям jf построена зависимость lgïf=f(l/T) (рис. 4.)

Известно, что температурная зависимость вязкости стекла представляется уравнением lgïf=À'-Ea/RT, где Еа - энергия, активации вязкого, течения; R -газовая постоянная. Прямолинейный ход зависимости ]g?f =f(l/T) (рис.4.) позволил вычислить значение Еа й lg^o, которые совпали с вычисленными значениями^ ; взятыми из литературных сданных. Энергия активации вязкого течения кварцевого стекла по результатам нашей работы составляет 545 кДж/моль, по результатам литературных данных — 515 кДж/моль.

Рис. 4. Вычисленные значения lg?; =f(l/T); 1 - результаты настоящей работы; 2-литературные данные [Urbain G., Auvrey P., Compt. Rend., 1969, № 1, P.8.]

Результаты настоящей работы могут служить основой для построения термического режима вытягивания любого стекла, если известна зависимость lg)?=f(T). Для нахождения температурного интервала вытягивания стекла выбран интервал вязкости 104-106 пуаз, характерный для образования волокон, и соответствующие значения температуры. Конечно, найденный способ не учитывает особенностей, таких как температурная зависимость теплоемкости, степень черноты, поверхностного натяжения стекла. Но эти свойства влияют на процесс вытягивания значительно меньше, чем вязкость, т.к. их изменения в данной температурной области очень малы.

В результате анализа характеристик ОВ и применения математической модели, позволяющей осуществлять выбор технологических режимов производства ОВ по заданной зависимости вязкости от температуры были получены волокна для систем управления. Ниже рассматриваются ОВ, используемые в лазерной системе термоядерного синтеза и ОВ в СУ нестационарными объектами.

Заинтересованность в лазерах, как возможных источниках энергии, возникает в связи с особенностями импульсного высвобождения энергии из мишени с термоядерным топливом без внешнего удержания.

Хотя лазерный синтез быстро снискал положение самостоятельной дисциплины, он основывается на таких различных научных направлениях, как физика плазмы, статистическая физика, гидродинамика, ядерная физика, термодинамика и численный анализ.

Легче всего вызвать термоядерную реакцию в дейтерий-тритиевом горючем, которое реагирует в результате процесса:

,D2 + iTr3 2Не4 + 0п' + 17,6 МэВ

Система с помощью компьютеризированной синхронии должна обеспечить передачу 192 лазерных импульсов NIF (национальное средство воспламенения) длиной 20 наносекунд по 1-километровой оптической дорожке,

и их прибытие в пределах 30 пикосекунд в центр камеры мишени 10 метров в диаметре. Основной задачей является сосредоточение полной энергии 1,8 МДж на 2-миллиметровой капсуле, содержащей дейтерий и тритий, с точностью 50 мкм. Схема данной системы представлена на рис. 5.

Пространственный транспортный Стартовый усилитель фильтр

Резоиаторвый усилитель

Пространственный

резонаторный

фильтр

деформируемое зерцало

Оптическое

Задающий генератор волокно

Преобразователь Частичный частоты экран

Рис. 5. Схема передачи лазерных импульсов (351 нм) Решение задач диагностики лазерных импульсов в ультрафиолетовой области спектра потребовало создания оптических волокон с минимально возможным поглощением в области 351 нм и минимально искажающим форму импульса.

Таблица 2.

Требования к передаточным характеристикам волокна NIF с высокой пропускной способностью, обладающего высокой прозрачностью в УФ.

Характеристики волокна Предъявляемые требования

Тип профиля градиентное

Временная дисперсия (351 нм) 0,4 пс/м

Затухание (351 нм) 150 дБ/км

Числовая апертура (351 нм) 0,135±0,01

Диаметр сердцевины 435 мкм

Диаметр оболочки 590 мкм

Диаметр покрытия 760 мкм

Оптические волокна, обладающие высокой пропускной способностью и низким затуханием, должны передавать ультрафиолетовые лазерные диагностические сигналы из камеры мишени до контролирующих приборов, расположенных в смежных комнатах, с помощью нескольких волокон длиной

65 м. Для выполнения этой задачи были разработаны и изготовлены специальные оптические волокна, так как никакие существующие доступные волокна не обладают всеми требуемыми характеристиками. Они должны обладать большим диаметром сердцевины, низкую оптическую дисперсию й затухание на длине волны 351 нм,(табл. 2.).

По мере проведения исследований и разработок методов создания волокон с малыми потерями и высокой прочностью на разрыв становится реальным применение систем с разматываемым кабелем. Команды управления передаются, по этому кабелю к летательному аппаратура с него на наземный пункт передается видеоинформация, на основе которой вырабатывается команды. В результате получается помехозащищенная система связи с летящим объектом, не требующая прямой видимости. К основным требованиям, предъявляемым к этим кабелям, относятся: малый диаметр, малая масса, высокая прочность, широкая полоса пропускания, низкий уровень затухания и возможность эксплуатации в экстремальных условиях.

Тслашзнонтя жямера

Электронное оборудование и системы управления

^Ьюрительн маршевые дннгателн

Система

Бобнна ВОК

летательный аппарат

*■ -^оператор]

Рис. 6. Система управления летательным аппаратом на основе особо прочного

ВО кабеля.

Конструкция кабеля должна обеспечивать защиту стеклянных волокон от повреждения во время изготовления, прокладки и эксплуатации и удовлетворять требованиям на изгибы, удары, давление. Для защиты волокна от растягивающих. напряжений, превышающих допустимые, в кабеле необходимо предусматривать упрочняющие элементы. Материал и количество этих элементов выбирается из расчета обеспечения достаточной жесткости при растяжении в пределах малого допустимого удлинения световодов. Основные характеристики особо прочных волокон приведены в табл. 3.

Таблица 3.

Сравнительные характеристики особо прочных волокон, используемых для управления летательными аппаратами.

Характеристики волокна Особо прочное волокно Обычное волокно

Тип профиля градиентное градиентное

Затухание (1,3 мкм) 2,3 дБ/км 0,5 дБ/км

Радиационная стойкость 108 рад Ю3 рад

: Диаметр сердцевины 35 мкм 50 мкм

Диаметр оболочки 125 мкм 125 мкм

Диаметр покрытия 400 мкм 250 мкм

Усилие на разрыв 60Н 7 Н

Минимальный радиус изгиба 3 мм 25 мм

Ширина полосы пропускания 450 МГц-км 250 МГц-км

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ:

В диссертационной работе была разработана технология получения оптического волокна для систем управления с требуемыми характеристиками. Был разработан метод контроля оптического волокна на основе газоразрядной визуализации.

В диссертации получены следующие научные результаты:

1 Проведен анализ существующих сред передач данных для систем управления. Показана обоснованность использования оптического волокна в СУ с повышенными требованиями;

2 Проведен анализ технологических процессов изготовления преформ и их вытягивания;

3 Решена задача создания волоконно-оптического тракта, отвечающего высоким требованиям к передаче данных в СУ;

4 Выполнен анализ процесса передачи данных в системе управления и проведено исследование его характеристик;

5 Исследованы температурные зоны графитовой печи. Сделаны рекомендации по использованию тепловых режимов формирования оптического волокна;

6 Исследована формы луковицы как функции скорости процесса и температуры;

7 Предложен способ неразрушающего контроля качества устройств передачи данных на основе ГРВ;

8 Разработана математическая модель, позволяющая осуществить выбор технологических режимов производства элементов передачи данных по заданной зависимости вязкости от температуры. . ,

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Фролков В. Н., Халецкий Р. А., Коротков К. Г. Исследование кремниевых структур методом газоразрядной визуализации // Тезисы доклада девятой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2002». Зеленоград, 2002. С. 59.

2. .Фролков В.Н., Халецкий P.A. Параметрический ГРВ-анализ систем Si-Si02 с различными включениями в окисле в динамическом режиме// Оптические методы исследования дефектов и дефектообразования элементной базы микроэлектроники и микросенсорной техники. Сборник научных статей. / Под ред. д.т.н. Ю.А. Гатчина и д.т.н. В.Л. Ткалич. СПб; СГ6ГШМО (ТУ), 2002. С. 126-131. ......

3. Фролков В.Н., Ларионов Д.В. Современные направления совершенствования объективов// Оптические методы исследования дефектов и дефектообразования элементной базы микроэлектроники и микросенсорной техники. Сборник научных статей. / Под ред. д.т.н. Ю.А. Гатчина и д.т.н. В.Л. Ткалич. СПб: СГбГИТМО (ТУ), 2002. С. 134-135.

4. Фролков В.Н., Рядчин Ю.И. Основные методы изготовления преформ для вытяжки оптического волокна. // Вестник конференции молодых ученых СПбГУИТМО. Сборник научных трудов. / Под ред. В Л. Ткалич. Том 1. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. С. 48-56.

5. Фролков В.Н., Рядчин Ю.И. Вытягивание волоконных световодов. // Вестник конференции молодых ученых СПбГУИТМО. Сборник научных трудов. / Под ред. В.Л. Ткалич. Том 1. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. С. 57-65.

6. Фролков В.Н., Контроль качества оптического волокна методом газоразрядной визуализации. // Вестник конференции молодых ученых СПбГУИТМО. Сборник научных трудов. / Под ред. В.Л. Ткалич. Том 1. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. С. 66-68.

7. Дукельский К.В., Фролков В.Н:, Рядчин Ю.И. Методы изготовления заготовок для вытяжки оптического волокна. // Диагностика и функциональный контроль качества оптических материалов. Сборник научных статей. / Под ред. Д.Т.Н:, проф. Ю.А. Гатчина и д.т.н., проф. В.Л.'Ткалич. СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. С. 154-165. : ^ '. -х;

8. Дукельский К.В., Фролков В.Н., Рядчин Ю.И. Технологическое оборудование для вытягивания оптического волокна и'з' прсформы. // Диагностика и функциональный контроль качества оптических материалов. Сборник научных статей. / Под ред.1 д.т;н!; прЬф13Ю.А. Гатчина й д.т.н., проф. В.Л. Ткалич. СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. С. 166-178.

9. Фройкс^В-Н. Выявление дефектов' вЬлоконно-оптических линий связи и оценка накопленного и поверхностного заряда в полупроводниковых приборах методом газоразрядной визуализации // Восьмая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов. Аннотации работ по грантам

Санкт-Петербургского конкурса 2003 г. для студентов, аспирантов и молодых специалистов. СПб., 2003. С. 89

10. Фролков В.Н. Дефектоскопия волоконно-оптических линий связи и элементов полупроводниковых приборов методом газоразрядной визуализации // Девятая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов. Аннотации работ по грантам Санкт-Петербургского конкурса 2004 г. доя молодых ученых и специалистов. СПб., 2004. С. 65

11. Фролков В.Н., Студеникин O.JI. Контроль качества кварцевых оптических волокон и оптико-электронных пластин методом газоразрядной визуализации. // Вестник II межвузовской конференции молодых ученых. Сборник научных трудов. / Под ред. В Л. Ткалич. Том 2. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2005. С. 262-265

12. Фролков В.Н., Макурова ЕВ. Термическое обследование графитовой печи сопротивления, предназначенной для вытяжки оптических волокон. // Вестник П межвузовской конференции молодых ученых. Сборник научных трудов. / Под ред. В.Л. Ткалич. Том 3. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2005. С. 243-249

13. Фролков В.Н., Ландорф AB., Соловьев ДБ. Оптический рефлектометр как устройство для измерения затухания в оптическом волокне. // Научно-технический вестник СПбГУИТМО. Выпуск 26. Исследования в области приборостроения. / Главный редактор д.т.н., профессор В.Н. Васильев - СПб: СПбГУ ИТМО, Том 1,2006. С. 208-213

14. Фролков В.Н., Ландорф A.B., Соловьев Д.В. Методы контроля передаточных характеристик волоконных световодов. // Научно- технический вестник СПбГУИТМО. Выпуск 26. Исследования в области приборостроения. / Главный редактор д.т.н., профессор В.Н. Васильев - СПб: СПбГУ ИТМО, Том 1,2006. С. 201-207

15. Фролков В.Н., Дукельский КБ., Кондратьев Ю.Н. Определение эффективной вязкости в зоне формования по значениям скорости волокна и тянущего усилия. // Международный оптический конгресс «Оптика XXI век». «Прикладная оптика - 2006». Труды конференции. Секция 2. «Оптические материалы и технологии» С-Пб. - 2006. - С. 218-222

16. Фролков В.Н., Гатчин Ю.А. Контроль качества оптических волокон методом газоразрядной визуализации. // Молодые ученые — промышленности Северо-западного региона: Материалы конференций политехнического симпозиума. Декабрь 2006 года. СПб.: Изд-во Политехи. Ун-та, 2006. С. 95-96

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении «Университетские телекоммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14 Тел. (812) 233 4669 Объем 1 у.п.л

Тираж 100 экз.

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Обзор состояния вопроса и задачи разработки совершенной среды передачи данных для систем управления.

1.1 Информационная надежность систем управления.

1.2 Анализ передачи данных в системах управления.

1.3 Особенности передачи информации на основе BOJIC.

1.4 Постановка задачи.

1.5 Выводы.

Глава 2. Волоконно-оптические системы передачи данных.

2.1 Анализ и исследование свойств оптических волокон.

2.1.1 Материалы для волоконных световодов.

2.1.2 Методы изготовления преформ оптического волокна.

2.1.3 Изготовление волоконных световодов.

2.1.4 Свойства волокна, основанные на законах геометрической оптики.

2.1.5 Свойства волокна, основанные на законах электромагнитного поля.

2.1.6 Анализ профиля изменения показателя преломления.

2.2 Компоненты систем управления и устройств на основе BOJIC.

2.2.1 Анализ источников излучения BOJ1C.

2.2.2 Оптические компоненты для систем передачи и оптических сетей.

Глава 3. Исследование характеристик BOJIC.

3.1 Основные характеристики ВОЛС.

3.1.1 Оптические потери в волокне.

3.1.2 Исследование дисперсионных характеристик оптического волокна.

3.2 Методы измерения параметров оптических компонентов

ВОЛСиВОСП.

3.2.1 Измерение оптической мощности, затухания и вносимых потерь.

3.2.2 Методы измерения оптических параметров ВОСП.

3.2.3 Измерение параметров ВОСП.

3.2.4 Метод ГРВ - способ неразрушающе го контроля оптических компонентов BOJIC.

Глава 4. Разработка математической модели вытягивания волокна.

4.1 Процесс вытягивания оптического волокна.

4.2 Получение взаимоотношения между усилием вытяжки и скоростью вытягивания вычислением величины вязкости луковицы.

4.3 Системы управления на основе оптического волокна.

4.3.1 Лазерная система для осуществления термоядерного синтеза.

На современных предприятиях с высоким уровнем автоматизации производственных процессов людям отводятся роли контролеров и испытателей. Однако до недавнего времени технические возможности создания автоматов, воспринимающих визуальную информацию и обрабатывающих ее, были весьма ограничены. И сегодня еще существует немало рабочих мест, на которых человек вынужден визуально считывать показания измерительных приборов и принимать решение о проведении контроля тех или иных проверок оборудования на основе своих визуальных наблюдений.

Автоматизация процессов, для которых характерны сравнительно небольшие потоки информации, не вызывала технических трудностей. Примером может служить регулятор температуры, действующий в соответствии с сигналами устройства, измеряющего температуру.

При существенно больших информационных потоках алгоритмы автоматизации процессов оказываются значительно более сложными, и часто человек не способен их реализовать самостоятельно. Например, одно дело оценивать качества лакового покрытия какой-либо поверхности и совсем другое дело - дефекты этого покрытия, не превышающие 10'6 общей поверхности, что и является критерием качества.

В настоящее время благодаря прогрессу микроэлектроники и вычислительной техники оптоэлектронные сенсорные системы достигли такого уровня, который позволил широко использовать их для автоматизации измерения и контроля соответствующих процессов.

Оптоэлектронная сенсорная система, включенная в виде измерительной подсистемы в систему автоматического управления каким-либо процессом, будет активно влиять на рост качества выпускаемой продукции. Оптоэлектроника позволила создать такие качественно новые среды для такой традиционной области измерений, какой является измерение размеров, длин и расстояний.

Потребности автоматизации операций на технологических линиях привели к комплексным решениям и созданию сложных систем. Например, для контроля параметров цилиндрической головки в процессе ее изготовления используется измерительная система, содержащая 80 полностью автоматизированных оптоэлектронных сенсорных устройств.

Спектр областей применения оптоэлектронных сенсорных систем столь обширен, что его невозможно обхватить в одном обзоре. Можно утверждать, что там, где еще сегодня в процессе производства продукции используют визуальные возможности человека, его можно заменить оптоэлектронным сенсорным автоматическим устройством. Естественно, что такая замена должна быть обусловлена социальными соображениями и технико-экономически обоснована [1].

Актуальность работы.

В основных направлениях экономического и социального развития ставится задача развивать производство электронных устройств регулирования и телемеханики, исполнительных механизмов, приборов и датчиков систем комплексной автоматизации сложных технологических процессов, агрегатов, машин и оборудования.

Характерно использование систем управления на объектах, территориально расположенных на больших расстояниях друг от друга, например, крупные промышленные и энергетические комплексы, системы управления космическими летательными аппаратами и т. д. Для связи между отдельными устройствами в таких системах применяются средства телемеханики, которые совместно с устройствами управления и управляемыми объектами образуют телеавтоматические системы. Большое значение при этом приобретают технические средства сбора и автоматической обработки информации, т. к. многие задачи в сложных системах автоматического управления могут быть решены только с помощью вычислительной техники.

Поскольку процесс передачи данных в системах управления очень важен, требуется разработать совершенную среду передачи данных и исследовать ее характеристики для дальнейшего усовершенствования систем управления на основе BOJIC. Поэтому диссертационная работа, посвященная исследованию характеристик передачи данных систем управления на основе BOJIC, является актуальной.

Целью работы является исследование и разработка технологии производства специальных типов оптических волокон для систем управления.

Основные задачи работы.

1. Исследование и классификация оптических волокон для систем управления;

2. Анализ характеристик оптических волокон, обеспечивающих высокое качество передачи данных в СУ;

3. Разработка методики оценки качества волокон на основе газоразрядной визуализации (ГРВ);

4. Разработка математической модели взаимосвязи температуры, скорости вытягивания и натяжения в процессе изготовления волокна, позволяющей оптимизировать технологические режимы производства волокон.

В первой главе проведен обзор существующих систем управления. Проанализирована передача данных в системах управления. Доказана целесообразность использования оптического волокна, как среды обладающей наилучшими качествами для передачи данных без искажений.

Во второй главе рассмотрены ВОСП, причем основной упор был сделан на рассмотрении свойств оптического волокна.

Необходимо отметить, что указанные части работы, в известной мере, носят описательный характер, хотя в некоторых случаях удалось дать физико-химическое обоснование некоторым стадиям процессов.

Глава 3 рассматривает методы исследования характеристик BOJIC. Автором предложен метод ГРВ как способ неразрушающего контроля ОВ. В главе кратко рассмотрены результаты по оценке качества оптического волокна, сделанные на основе анализа картин свечения, полученных с помощью метода газоразрядной визуализации.

Глава 4 посвящена обсуждению результатов и подведению итогов работы, в этой же главе содержатся основные выводы.

Рассмотрение начинается с анализа научно-технических процессов и включает в себя детальное описание их конструктивного оформления. В данной главе потребовалось создание математической модели процесса вытягивания волокна и ее анализ, поскольку выпуск оптических волокон, в качестве совершенной среды передачи данных требует усовершенствования существующей технологии.

Методы исследования.

Методы исследования базируются на использовании теории и методов систем управления, теории информации. В работе использованы современные математические и инструментальные методы исследования.

В области теоретических исследований были использованы представления механики сплошных сред, теории прочности Гриффитса, спектроскопии твердого тела.

Разработка математических моделей процессов получения ОВ проводилась путем согласования экспериментальных исследований и теоретических данных.

Научные результаты работы и их новизна.

1. Разработаны основы технологии производства оптических волокон, отвечающих повышенным требованиям к СУ;

2. Разработана методика исследования характеристик ОВ, позволяющая обеспечить высокое качество ОВ для СУ;

3. Разработана оригинальная методика оценки качества оптических волокон на основе метода ГРВ и проведено их исследование;

4. Впервые разработана математическая модель взаимосвязи температуры, скорости вытяжки и натяжения в процессе вытягивания волокна, позволяющая оптимизировать технологию производства волокон.

Основные результаты, выносимые на защиту.

1. Технология производства ОВ, отвечающих требованиям, предъявляемым к среде передачи данных.

2. Методика оценки качества оптических волокон на основе метода ГРВ.

3. Математическая модель взаимосвязи температуры, скорости вытягивания и натяжения в процессе вытягивания оптического волокна.

Практическая значимость.

- Разработанная математическая модель взаимосвязи температуры, скорости вытягивания и натяжения позволяет оптимизировать режимы вытягивания ОВ;

- Разработанный метод контроля ОВ на основе ГРВ позволит в дальнейшем существенно упростить контроль ОВ.

- Результаты работы использованы в учебном процессе и при подготовке учебных и методических пособий для студентов.

Реализация работы.

Результаты диссертационной работы использованы в ФГУП НИТИОМ ВНЦ ТОЙ им. С.И. Вавилова", г. Санкт-Петербурга, в учебном процессе СПбГУ ИТМО на кафедре проектирования компьютерных систем.

Основные результаты работы нашли свое отражение в конкурсных работах и следующих грантах администрации Санкт-Петербурга Министерства образования Российской Федерации: «Выявление дефектов волоконно-оптических линий связи и оценка накопленного и поверхностного заряда в полупроводниковых приборах методом газоразрядной визуализации», «Дефектоскопия волоконно-оптических линий связи и элементов полупроводниковых приборов методом газоразрядной визуализации» и «Контроль качества волоконно-оптических линий связи».

Результаты работы использованы в 3-х НИР, выполненных в СПбГУ ИТМО. Практическая значимость результатов диссертационной работы подтверждена соответствующими документами об использовании.

Апробация результатов работы.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались в 2002-2007 гг. на 7 Международных, Всероссийских и региональных конференциях, школах и семинарах, в том числе: на девятой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2002», 1 конференции молодых учёных университета, II конференции молодых учёных университета, III Межвузовской конференции молодых учёных, Международном оптическом конгрессе «Оптика XXI век». «Прикладная оптика - 2006», конференции политехнического симпозиума 2006 года, XXXVI научной и учебно-методической конференции профессорско-преподавательского и научного состава. Полное содержание диссертации обсуждалось на расширенном заседании кафедры «Проектирование компьютерных систем» СПбГУ ИТМО.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ. Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 184 страницы, 64 рисунка, 12 таблиц. Список цитируемой литературы составляет 85 ссылок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе была разработана технология получения оптического волокна для систем управления с требуемыми характеристиками. Был разработан метод контроля оптического волокна на основе газоразрядной визуализации.

В диссертации получены следующие научные результаты:

1 Проведен анализ существующих сред передач данных для систем управления. Показана обоснованность использования оптического волокна в СУ с повышенными требованиями;

2 Проведен анализ технологических процессов изготовления преформ и их вытягивания;

3 Решена задача создания волоконно-оптического тракта, отвечающего высоким требованиям к передаче данных в СУ;

4 Выполнен анализ процесса передачи данных в системе управления и проведено исследование его характеристик;

5 Исследованы температурные зоны графитовой печи. Сделаны рекомендации по использованию тепловых режимов формирования оптического волокна;

6 Исследована формы луковицы как функции скорости процесса и температуры;

7 Предложен способ неразрушающего контроля качества специальных типов оптических волокон на основе ГРВ;

8 Разработана математическая модель, позволяющая осуществить выбор технологических режимов вытягивания стекол любого состава по заданной зависимости вязкости от температуры.

1. Оптоэлектронные сенсорные системы: Пер. с нем. Шмидт Д., Шварц В. 1991. 96 С.

2. Дел Рио Б. Основы надежности АСУЖТ. Приборы и системы управления, 974, № 7, С. 10-13.

3. Дел Рио Б. Оценка искажаемости информации в основных массивах памяти АСУЖТ. Труды МИИТа. Вып. 587. М.: 1978, С. 147-160.

4. Rajiv Ramaswami, Kumar N. Sivarajan. Optical networks: A Practical Perspective. Morgan Kaufmann Publishers, Inc. San Francisco, California, 1998. p. 34-37.

5. Сурков Ю. П. Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральных и внутризоновых первичных сетей. ЦНИИС, 1996. 157 С.

6. Михайлов Е.В. Помехозащищенность информационных систем. — М.: Энергия, 1981.-361 с.

7. Гроднев И.И., Верник С.М., Кончаловский Л.Н. Линии связи. — М.: Радио и связь, 1995. 386 С.

8. Мидвинтер Дж. Э. Волоконные световоды для передачи информации: пер. с англ. М.:Радио и связь, 1983. 336 С.

9. Леко В.К., Мазурин О.В. Свойства кварцевого стекла, Л., Наука, 1985. 165 С.

10. Nagel S. R., MacChesney J. В., Walker К. L., in: Optical Fiber Communications, vol. 1, ed. by T. Li, Academic, Orlando, 1985, Ch. 1., pp 37-42.

11. Иоргачев Д. В., Бондаренко О. В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. М.: Эко-Трендз, 2002. 282 С.

12. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика: пер. с англ. М.: Мир, 1996. 323 С.

13. Гроднев И. И., Ларин Ю.Т., Теумин И. И. Оптические кабели: конструкции, характеристики, производство и применение. М: Энергоатомиздат., 1991. 264 С.

14. Morrow A. J., Sarkar A., Schultz Р. С, in: Optical Fiber Communications, vol.l,ed. by T. Li, Academic, Orlando, 1985, Ch. 2., pp. 91-104.

15. Niizeki N., lnagaki N., Edahiro Т., in: Optical Fiber Communications, vol. 1, ed. by T. Li, Academic, Orlando, 1985, Ch. 3., pp. 129-137.

16. Кацуяма, Тосё, Мацумура, Хироси, Инфракрасные волоконные световоды: пер. с англ. М.,1992. 272 С.

17. Takahashi I.L., Sugimoto I. J. Lightwave Technol., LT-2, 1984, 613 pp.

18. Takahashi H., Sugimoto I., Sato T. Electron. Lett., 18, 1982, 398 pp.

19. Izawa T. Technical Digest of the Conference of Integrated Optics and Optical Fiber Communications (Tokyo), С1-1, 1977, 373 pp.

20. Вейнберг В. Б., Саттаров Д. К. Оптика световодов М.: Машиностроение, 1977, 320 С.

21. Унгер X. Г. Планарные и волоконные световоды, М., 1980, 391 С.

22. Отчет ГОИ по теме «Бирюза», "Разработка многокомпонентных оптических стекол для ВОЛС', 1987. 37 С.

23. Foord S.G., Lees J., Proc. IEE., 1976, 597 pp.

24. Wood D.L., Walcer K.L., Sipson J.R., Conf.ProcEur.Conf. Opt.Fiber, 1979, 121 pp.

25. Muto R., Akijama N., Sakata H., J Non-Cryst.Solids, 1975, Vol. 19, 269 pp.

26. Ansel R.E., Stanton J.J., Physics Fiber Optics, 1981, Vol. 2, 36 pp.

27. Ерофеева E.B., Шевандин B.C. V Всесоюзная конференция «Волоконно-оптические системы передачи» Сборник тезисов, М., 1988, С. 91-92.

28. EIA-455-29A FOTP-29 Refractive Index Profile, Transverse Method (10.89)

29. Жданов Г.С. и А.Г. Хунджуа. Лекции по физике твердого тела: Принципы строения, реальная структура, фазовые превращения. М.: Изд-во МГУ, 1988.231 С.

30. EIA-455-44A FOTP-44 Refractive Index Profile, Refracted Ray Method (992)

31. Slepov, Nikolai N. Acronyms & Abbreviations. A Dictionary for Communications, Computers and Information Sciences. 2nd Edition. M.: Radio I Svyaz, 1999-599 pp.

32. Яворский Б.М. и A.A. Детлаф. Справочник по физике. Изд. 4-е. М.: Наука, 1968. 940 С.

33. Снайдер А.В., Лав Д.Д. Теория оптических волноводов. Пер. с англ. М.: Мир М.: Мир, 1987. 656 С.

34. Дукельский К.В. разработка специальных типов оптических волокон для нетрадиционных областей использования, канд. дисс., 2003. 154 С.

35. Corning 50/125 СРСб Multimode optical fiber. PIR3107-5/96, Corning Inc., 1996.-4 pp.

36. Фотоника. Под ред. M. Балкански М.: Мир, 1978. 400 С.

37. Оптическая связь. Под ред. И.И. Теумина. М.: Радио и связь 1984. 441 С.

38. Kapron F.P. Radiation Losses in Glass Optical Waveguides// Appl. Phys. Letts. 1970 Vol. 17., pp. 423-425.

39. Унгер Г.Г. Планарные и волоконные оптические волноводы. М.: Мир, 1981,516С.

40. Murphy K.W. Fiber Sensors for Industry// Photonics Spectra. 1985. Vol. 19, N11., pp. 79-82.

41. Ландсберг Г.С. Оптика. M.: Физматлит., 2003. 848 С.

42. Lucent Technologies. TrueWave Balanced Cable // Photonics Spectra, May 1998, pp. 97.

43. Yamasaki, Dean. Fiber Optics Finds a Limit // Photonics Spectra, 1999, n.4, pp. 159-164.

44. Tkach R.W., A.R.Chraplyvy, F.Forghieri, A.H.Gnauck, and R.M.Derosier. Four-foton mixing and high speed WDM systems. "IEEE/OSA Journal on Lightwave Technology", 1995, vol.13, n.5, pp. 841-849.

45. Иванов А.Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения. Изд. Syrus Systems, М. 1999. 672 С.

46. Shibata N., Braun R.P., Waarts R.G. Phase-mismatch dependence of efficiency of wave generation through four-wave mixing in single mode optical fiber// IEEE Journal of Quantum Electronics, 1987, vol.23, pp.1205-1210.

47. J. Beller. OTDRs and bacskscatter measurements. In Fiber Optics Test and Measurements, Editid by D. Derricson. New Jersey, Prentice Hall PTR, 1998, pp. 434.

48. Gardner W.B., Nagel S.R. The Bell Syst. Tech. j, 1981, Vol. 60, №6, pp. 859.

49. Воронцов. Оптические кабели связи российского производства. М., 2003. С. 321.

50. С.К. Исаев. Физика волоконно-оптических устройств. М., МГУ, 1986. С. 219.

51. Дж. Стерлинг. Техническое руководство по волоконной оптике. М., Лори, 1998. С. 542.

52. Л.С. Корниенко, О.Е. Наний. Физика лазеров. М., МГУ, 1996. С. 334.

53. Берлин. Волоконно-оптические системы связи на ГТС. М., 2004. С. 386.

54. Справочник по волоконно-оптическим линиям связи// Л.М. Андрушко, В.А. Вознесенский, В.В. Каток и др.; Под ред. С.В. Свечникова и Л.М. Андрушко. Киев: Техника, 1988. 523 С.

55. Слепов Н.Н. Оптическое мультиплексирование с разделением по длине волны// Сети, 1999, № 4. С. 24-31.

56. Слепов Н.Н. Оптические волновые конверторы и модуляторы. -ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2000, №6, С. 6-10.

57. Blumental, Daniel J., Nitin C. Kothari. "Semiconductor Optical Amplifiers". In "the Communications Handbook", CRC Press with IEEE Press, 1997, pp. 832847.

58. Фролков В.Н., Ландорф А.В., Соловьев Д.В. Методы контроля передаточных характеристик волоконных световодов. // Научно-технический вестник СПбГУИТМО. Выпуск 26. Сборник научных трудов / Под ред. В.Л. Ткалич. Том 1. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. С. 201-207.

59. Olshanshy R. Appl. Optics. 1975, Vol, 14, №1, pp. 20.

60. Парш А.А., Минин А.Г. Нормы качества на параметры ошибок для оценки цифровых трактов ЦСП. РО Белтелеком. Международный центр коммутации. 1997. С. 127.

61. Волокна оптические. Общие технические требования. ГОСТ МЭК 793-1 -93.

62. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. Справочник // Гроднев И.И., Мурадян А.Г., Шарафутдинов P.M. и др. М.: Радио и Связь, 1993.264 С.

63. Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. М.: Компания "Сайрус Системе", 1999. 672 С.

64. Dmcsson, Dennis. Fiber optic test and measurement. Prentice Hall PRT, 1998, pp. 231.

65. Андреев И.А., Бурдин B.A., Попов Б.В., Польников А.И. Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи // Учебник для ВУЗов, под ред. Б.В.Попова. М.: Радио и связь, 1995. 200 С.

66. ITU-T Rec. G.821 Error Performance of an International Digital Connection Operating at a Bit Rate Below the Primary Rate and Forming Part of an Integrated Services Digital Network (8.96)

67. Короткое К.Г., Баньковский Н.Г. Экспериментальное исследование характеристик разряда в узком зазоре, ограниченном диэлектриком // Труды ЛПИ.- 1985. -N412. С. 64-68.

68. Короткое К.Г. Эффект Кирлиан. СПБ., 1995. 218 С.

69. Мурадян А.Г., Гольдфарб И.С., Иноземцев В.П. Оптические кабели многоканальных линий связи, М., Радио и связь, 1987, С. 215.

70. Унгер Х.Г. Планарные и волоконные оптические волноводы, М. Мир, 1980.- 656 С.

71. Imoto К., Sumi М., Electron. Lett., 1978, 14, p. 749-752.

72. Дукельский К.В. Разработка специальных типов оптических волокон для нетрадиционных областей использования: Автореф. дис. канд. тех.наук. СПб., 2003. 20 С.

73. Мазурин О.В., Стрельцина М.В., Швайко-Швайковская Т.П. Свойства стекол и стеклообразующих расплавов. Справочник. Том 2. Однокомпонентные и двукомпонентные окисные несиликатные системы. JI. «Наука», 1975. 361 С.

74. Дукельский К.В., Кондратьев Ю.Н. Нахождение зависимости между температурой, скоростью вытягивания и натяжением волокна. V Международная конференция прикладная оптика., СПб, 2002. С. 101.

75. Urbain G., Auvrey P., Compt. Rend., 1969, № 1, pp. 8.

76. К. Бранер, С. Джорна. Управляемый лазерный синтез. М., Атомиздат, 1977. С. 144.

77. М.К. Барноски. Волоконно-оптические системы для военных применений. ТИИЭР, т. 68, № 10, 1980. С. 180-186.

78. М.И. Шварц, П.Ф. Гейген, М.Р. Сантана. Проектирование и основные характеристики световодного кабеля. ТИИЭР, т. 68, № 10, 1980. С. 54-60.

79. А.А. Андреев. Генерация и применение мультитераваттных лазерных импульсов. СПб, Труды ГОИ, т. 84, вып. 218, 2000. С. 21-39.

80. Dukel'ski K.V., Kondrat'ev Y. N., Low-dispersion optical fiber highly transparent in the UV spectral range. Opt. Engineering, 2004, vol. 43, N. 12, pp. 2896-2903.

81. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

82. ИНСТИТУТ ОПТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ Всероссийского научного центра "ГОИ им.С.И.Вавилова" ( ФГУП НИТИОМ ВНЦ ТОЙ им.С.И.Вавилова")192171, Санкт-Петербург, ул. Бабушкина, дом 36 корп.11. ИНН 7811001801тел.: 5601200 факс: 56010221. Исх М/,^ // 6I ^f

83. УТВЕРЖДАЮ Директор ФГУП НИТИОМ ВНЦ т. С.И. Вавилова" С.В. Дукельский2007 г.

84. Акт использования результатов работы Фролкова В.Н., аспиранта СПб ИТМО, кафедры ПКС

85. По этой методике в опытном производстве определены параметры вытягивания новых пар оптических волокон.

86. Гл. инженер ФГУП НИТИОМ ВНЦ 'ТОЙ им. С.И. Вавилова" / В'Е' Тер-Нерсесянц

87. Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики

88. Комиссия в составе: Председатель:зам. зав. кафедрой ПКС, д.т.н., профессор, Ткалич B.JI. Члены комиссии:зав. кафедрой ПКС, д.т.н., профессор, Гатчин Ю.А. д.т.н., профессор, Коробейников А.Г., к.т.н., доцент, Чиков К.Н.1. Констатирует:

89. В рамках проблемной области на диссертанта были возложены задачи разработки технологии вытягивания оптических волокон по известной температурной зависимости вязкости.

90. Методы исследования базировались на использовании теории и методов систем управления, теории информации. В работе использовались современные математические и инструментальные методы исследования.

91. В области теоретических исследований были использованы представления механики сплошных сред, теории прочности Гриффитса, спектроскопии твердого тела, дополненной физикой аморфного состояния.

92. Разработка математических моделей процессов получения ОВ проводилась на основе сочетания экспериментальных исследований с разработкой моделей в виде уравнений.

93. Результаты проведенных исследований вошли составной частью в учебный комплекс по курсу «Конструирование ЭВС».

94. Материалы проведенной работы использованы при подготовке электронного курса лекций «Оптические волокна для линий связи».

95. А.Г. Коробейников Ю.А. Гатчин К.Н. Чиков