Научная группа «Высокоточная волоконно-оптическая интерферометрия»

Лиокумович Леонид Борисович
  • Ученая степень
    доктор физико-математических наук
  • Ученое звание
    доцент
Медведев Андрей Викторович
  • Ученая степень
    кандидат физико-математических наук
  • Ученое звание
    доцент

Подробное описание

Актуальность

Оптическая интерферометрия уже не один век играет огромную роль в науке. Особая точность, обеспечиваемая в интерферометрических измерениях обуславливает применение такой техники в фундаментальных научных экспериментах, таких как опыт Майкельсона ставший одной из основ становления теории относительности или использование специального оптического интерферометра в недавних экспериментах по обнаружению гравитационных волн. Особое место в современной оптической интерферометрии имеют волоконно-оптические интерферометры. Уникальные свойства оптических волокон позволяют создавать малогабаритные интерферометры с огромной оптической длиной, создавать чувствительные элементы для датчиков разных физических величин. Применение волоконных интерферометров привело к появлению нового поколения датчиков для гироскопии, гидроакустических систем, геодезии и интеллектуальных скважин, систем регистрации температуры и давления в условиях, где трудно применить традиционные типы измерителей.

Научная и практическая значимость

Внедрение волоконно-оптических интерферометрических измерителей связано с исследованием ряда научно-технических вопросов по совершенствованию таких методов и достижению высоких характеристик. Необходима разработка эффективных схемных решений обеспечивающих надежную работу, высокую точность и мультиплексирование чувствительных элементов. Одним из ключевых факторов, определяющих  привлекательность и преимущество таких измерителей, является высокое разрешение, которое для современных систем может составлять единицы пикометров. Обеспечение такого уровня разрешающей способности при надежной работе системы требует изучения механизмов влияния шумов различных элементов схемы и возможностей снижения шумов, разработки специальных методов демодуляции интерференционного сигнала.   

Краткое описание результатов

В рамках проекта научная группа исследует и разрабатывает волоконно-оптические интерференционные схемы (включая схемы мультиплексирования интерферометров в единой волоконной линии), а также алгоритмы обработки интерференционного сигнала для обеспечения рекордных уровней разрешающей способности по изменению оптической разности хода интерферометров (на уровне единиц пикометров/√Гц).

Исследования включают теоретические разработки (на основе аналитики и численного моделирования) по различным оптическим схемам и параметрам формируемых в этих схемах фазомодулированных интерференционных сигналов, алгоритмам демодуляции и параметрам возникающих в таких схемах шумов. Так же исследования предусматривают экспериментальную апробацию предлагаемых схем и методов обработки сигналов, экспериментальную регистрацию микроперемещений или смещений оптической длины с разрешающей способностью на уровне единиц пикометров/√Гц.   

 Используемые ресурсы и оборудование

При реализации экспериментальных исследований научная группа применяет:

  • Современные волоконно-оптические элементы (оптические волокна разных типов, включая волокна PM-типа и SPUN-типа, различные волоконные разветвители, поляризаторы, фарадеевские зеркала, брегговские решетки и т.п.).
  • Оптоэлектронные компоненты (лазерные источники,  фотоприемники, волоконные модуляторы мощности, фазы, поляризации).
  • Специализированное контрольно-измерительное оборудование (специальные спектрометры ИК диапазона, системы интеррогации волоконных датчиков на основе брэгговских решеток и интерферометров, измерители оптической мощности) и элементы оптомеханики. 
  • Технологические элементы (приборы для очистки и скола волокон, аппараты для сварки оптических волокон, системы и элементы для оконцовки и соединения волокон контроля качества торца).

Указанное оборудование преимущественно включает приборы и элементы зарубежных фирм: Corning, Nufern, Fibercore, AFW Technologies, Thorlabs, Nnritsu, Q‑photonics, Optiphase, National Instruments, Ibsen Photonics, NP Photonics, Zolix и др. 

Трудоустройство и партнеры

Партнеры и организации, заинтересованные в результатах работы

  • ООО "Технологическая компания Шлюмберже". Продолжительное научное сотрудничество и выполнение НИР по контрактам с SFTC (Schlumberger Fiber Technology Center, Великобритания) и Московским исследовательским Центром ОАО «Технологическая компания Шлюмберже» в области распределенных измерительных систем на основе OTDR технологии.
  • ЦНИИ "Концерн "Электроприбор". Научное сотрудничество и выполнение НИОКР в области волоконно-оптических интерферометрических измерительных систем.
  • OAO НИИ «Атолл». Научное сотрудничество и выполнение НИОКР в области измерительных систем с мультиплексированными волоконно-оптическими интерферометрами.