Структура и принцип формирования канала утечки

где p, ε - эффективные составляющие тензоров фотоупругости и деформации, это связано с анизотропией оптического волокна возникающей при растяжении. С учётом того, что плавленый кварц выдерживает большие напряжения (до 106 Па в идеальном состоянии), то, прикладывая большие механические напряжения к оптоволокну, можно добиться изменения предельного угла на величину φ'r - φr ≈ 10-6 sinφr, чего может оказаться достаточно для вывода части интенсивности основного информационного потока за пределы оптического волокна.

Рис 3.11 - Растяжение кабеля

Акустическое воздействие на оптоволокно

Изменения угла падения можно добиться не только изменением формы оптоволокна при механическом воздействии, но и акустическим воздействием на оптическое волокно. В сердцевине оптоволокна создаётся дифракционная решётка периодического изменения показателя преломления, которая вызвана воздействием звуковой волны. Электромагнитная волна отклоняется от своего первоначального направления, и часть её выходит за пределы канала распространения. Физическим явлением, с помощью которого возможно решить поставленную задачу, является дифракция Брэгга на высокочастотном звуке (>10 МГц), длина волны Λ которого удовлетворяет условию: (λL/Λ2), где λ - длина волны электромагнитного излучения, L - ширина области распространения звуковой волны. Деформации, создаваемые упругой волной, формируют периодическое изменение показателя преломления внутри оптоволокна для света являющейся дифракционной решёткой, что показано на следующем рисунке:

Рис. 3.12 - Акустическое воздействие

Максимальный угол отклонения единственного наблюдаемого дифракционного максимума равен двум углам Брэгга (2ΘB). Частота отклонённой электромагнитной волны приблизительно равна частоте основного информационного потока. Интенсивность дифракционного максимума может быть определена по формуле:

где J0 - интенсивность звуковой волны, M2=1,51×10-15 сек3/кг - акустооптическое качество кварца.

Вычисления показывают, что для многомодового оптоволокна с параметрами (d/D)=(50/125) при акустическом воздействии с длиной волны звука Λ=10 мкм и длине взаимодействия L=10-3 м, максимальный угол отклонения от первоначального направления распространения составляет 5 градусов. График зависимости интенсивности первого дифракционного максимума от интенсивности звуковой волны представлен на рисунке 3.13. Из графика видно, что даже при невысоких интенсивностях звуковой волны выводимое электромагнитное излучение достаточно велико для регистрации его современными фотоприёмниками. При фиксированной интенсивности звука, путём изменения области озвучивания L можно добиться максимального значения интенсивности в дифракционном максимуме, тем самым увеличить интенсивность света отводимого в канал утечки.

Рис. 3.13 - Зависимость интенсивности дифракционного максимума от интенсивности звуковой волны

Расчет глубины модуляции

Для расчета глубины модуляции используются показания цифрового осциллографа в режиме математической обработки сигнала - быстрое преобразование Фурье (БПФ). Это алгоритм вычисления преобразования Фурье для дискретного случая. В отличие от простейшего алгоритма, который имеет сложность порядка O (N2), БПФ имеет сложность всего лишь O (N*log2N). Иногда под БПФ понимается один из быстрых алгоритмов, называемый алгоритмом прореживания по частоте/времени или алгоритмом по основанию 2, имеющего сложность O (N*log(N)).

Физический смысл дискретного преобразования Фурье состоит в том, чтобы представить некоторый дискретный сигнал в виде суммы гармоник. Параметры каждой гармоники вычисляются прямым преобразованием, а сумма гармоник - обратным.

Другие стьтьи в тему

Разработка и изготовление лабораторного стенда по изучению вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов
Целью данной работы является разработка и создание прибора, предназначенного для изучения полупроводниковых диодов. Для исследования нами был выбран полупроводниковый диод, который наиболее характерно отражает почти все особенности и свойства полупроводниковой техники в целом и являе ...

Радиолокационный уровнемер УРМД 01
В НИИИС будет разработан радиолокационный уровнемер УРМД-01 5 миллиметрового (мм) диапазона длин волн для резервуарного парка углеводородного сырья и продуктов их переработки. Принцип работы уровнемера основан на излучении непрерывного ЛЧМ сигнала и измерение параметров принимаем ...