Совершенствование технологических процессов формирования и разработка радиофизических методов исследования элементной базы фотоники и радиофотоники

Объекты исследования: кварцевые оптические волокна, включая специальные типы оптических волокон (РМ, spun и W-световоды), волоконные лазеры, волоконно-оптические датчики тока, подвижные ионы в твердом теле. Цель: исследование технологии изготовления конусных оптических волокон различных типов с большим встроенным линейным двулучепреломлением, конусных волокон с массивами записанных брэгговских решеток, а также режимов формирования элементов таких нерегулярных по длине оптических волокон. Получены конусные оптические волокна типа PANDA c соотношением диаметров на разных концах волокна около 8. Изготовлены и исследованы конусные волокна с массивом брэгговских решеток, в которых за счет изменения диаметра (примерно в 2 раза) достигался сдвиг центральной длины волны отражения отдельной решетки на 4 нм по длине волокна. Разработаны экспериментальный стенд на основе квадратурного интерферометра Майкельсона, в одном из плеч которого помещена активная схема волоконного лазера, а также методика измерений и обработки экспериментальных результатов. Измерена зависимость температуры разогрева волокна от мощности оптической накачки. Проведено численное моделирование разогрева и изменения показателя преломления активной среды волоконного лазера при оптической накачке на основе скоростных уравнений и нестационарного уравнения теплопроводности. Усовершенствован диэлькометрический влагомер, и достигнуто существенное (до 15 раз) повышение чувствительности влагомера к влажности материала.Проведено исследование физических механизмов, определяющих отклик фарадеевского волоконно-оптического датчика (ВОДТ) на импульсы электрического тока длительностью свыше 100 нс, а также характеристик вытекающих мод плоского пятислойного W-световода с различными значениями показателя преломления промежуточного слоя для оптимизации параметров W-световодов с широкой центральной жилой. Теоретически показано, что поляризационная модовая дисперсия (ПМД) чувствительного spun-световода, входящего в состав отражательного интерферометра ВОДТ, в отличие от ПМД соединительной волоконной линии не влияет на параметры импульсного отклика датчика. Показано, что подбором подходящих значений ширины и показателя преломления промежуточного слоя W-световода можно обеспечить эффективную фильтрацию высших паразитных мод и высокую концентрацию направляемой моды в широкой центральной световедущей жиле. Предложен подход к определению пространственных распределений подвижных ионов в тонких пленках, основанный на применении распределения Гиббса ионов по энергиям и представлениях об уровнях энергии ионов в твердом теле (объемных и поверхностных), ионном уровне Ферми и т.п. Указанный подход расширяет аналогию между ионикой и электроникой.