Изготовление и моделирование структуры фотонно-кристаллических световодов для среднего инфракрасного диапазона от 2,0 до 50,0 мкм

Abstract

In this paper, computer simulations of photonic crystal fibers (PCF) of various structures are performed. Based on the simulation results, the dependence of the mode dispersion on the difference in the refractive indices of the optical fiber 71 structure’s elements, the size of the inclusions, the inter-insertion distance is determined. Based on the dependences obtained, geometric and optical parameters are determined for creating a single-mode PCF with an increased mode field. An analysis of the results of modeling on the degree of fiber filling, namely, the number of inserted rings and the amount of transmitted energy is performed. Experiments have been carried out on the practical application of single-layer light guides for infrared thermography. An infrared fiber-optic sensor based on IR spectroscopy was developed to determine the amount of moisture in the transformer oil. Photonic crystal fibers for space research, nuclear power engineering and medical lasers have been obtained.

В работе выполнено компьютерное моделирование фотоннокристаллических световодов различной структуры. По результатам моделирования определены зависимости модовой дисперсии от разности показателей преломления элементов структуры световода, размеров включений, межвставочного расстояния. По полученным зависимостям определены геометрические и оптические параметры для создания одномодового фотоннокристаллического световода с увеличенным полем моды. Проведено исследование нелинейных свойств фотонно-кристаллических световодов. Выполнен анализ результатов моделирования по степени заполнения волокна, а именно по количеству колец вставок и величине пропускаемой энергии. Проведены эксперименты по практическому применению однослойных световодов для инфракрасной термографии. Разработан инфракрасный волоконно-оптический датчик на основе ИК- спектроскопии для определения количества влаги в трансформаторном масле. Получены фотонно-кристаллические световоды для космических исследований, ядерной энергетики и медицинских лазеров.