Details

Цель работы: исследование отражательного межмодового интерферометра на основе тейпированного двухмодового волокна с зеркальным покрытием торца для измерения показателя преломления внешней среды. Задачи: 1) Обзор литературы. 2) Изготовление образцов межмодовых интерферометров с двухмодовым тейпированным волокном; 3) Нанесение зеркального покрытия на торец двухмодового тейпированного волокна; 4) Проведение экспериментов по измерению сигнала интерференции межмодового интерферометра в условиях изменения показателя преломления внешней среды; 5) Анализ экспериментальных результатов, оценка измерительных возможностей датчика показателя преломления внешней среды на основе межмодового интерферометра с двухмодовым тейпированным волокном. Работа проведена на базе лаборатории «Волоконная оптика» ИЭиТ, где были произведены основные измерения. Были проведены расчеты, измерения, и анализ поученных данных. Использовались базы данных Scopus и eLIBRARY, а также программные среды Octave для обработки и анализа экспериментальных данных (быстрое преобразование Фурье, построение графиков, расчёт фазы интерференционного сигнала). В результате экспериментально подтверждена работоспособность отражательного межмодового интерферометра на основе тейпированного двухмодового волокна для измерения показателя преломления внешней среды. Показано, что в диапазоне концентраций глицерина 25–65 % (показатель преломления ≈1,363–1,417) наблюдается линейный отклик датчика, что позволяет рекомендовать разработанную структуру для использования в компактных рефрактометрах, в том числе при одностороннем доступе к объекту и в ограниченном объёме (лабораторные кюветы, эндоскопические каналы). В процессе работы использовались следующие информационные технологии, программное обеспечение, облачные сервисы и базы данных: реферативная база Scopus, научная электронная библиотека eLIBRARY, программные среды Octave для вычислительной обработки сигналов, а также встроенное программное обеспечение интеррогатора NI-PXIe-4844 для регистрации спектральных характеристик.

The objective of the work is to study a reflective intermodal interferometer based on a tapered two-mode fiber with a mirror-coated end facet for measuring the refractive index of the external environment. Tasks: 1) Literature review. 2) Fabrication of intermodal interferometer samples using tapered two-mode fiber. 3) Deposition of a mirror coating on the end facet of the tapered two-mode fiber. 4) Experimental measurement of the interference signal of the intermodal interferometer under varying external refractive index. 5) Analysis of the experimental results and evaluation of the measurement capabilities of the refractive index sensor based on an intermodal interferometer with tapered two-mode fiber. The work was carried out at the Fiber Optics Laboratory of the Institute of Electronics and Telecommunications (SPbPU), where the main measurements were performed. Calculations, measurements, and analysis of the obtained data were carried out. The Scopus and eLIBRARY databases were used, as well as the Octave software environments for processing and analyzing experimental data (fast Fourier transform, plotting, calculation of the interference signal phase). As a result, the operability of the reflective intermodal interferometer based on tapered two-mode fiber for measuring the refractive index of the external environment was experimentally confirmed. It was shown that in the glycerol concentration range of 25–65 % (refractive index ≈1.363–1.417) a linear sensor response is observed, which makes it possible to recommend the developed structure for use in compact refractometers, including those with single-sided access to the object and in a limited volume (laboratory cuvettes, endoscopic channels). The following information technologies, software, cloud services and databases were used in the work: the Scopus abstract database, the eLIBRARY scientific electronic library, the Octave software environments for computational signal processing, as well as the built-in software of the NI-PXIe-4844 interrogator for recording spectral characteristics.