ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2025-92-09-14-23

УДК: 535.417.2, 53.082.54

Разработка и исследование волоконно-оптического интерферометра Фабри–Перо с воздушной полостью между зеркалами резонатора

Коннов Д.А., Варжель С.В., Коннов К.А.

Полный текст на elibrary.ru

Ссылка для цитирования:

Коннов Д.А., Варжель С.В., Коннов К.А. Разработка и исследование волоконно-оптического интерферометра Фабри–Перо с воздушной полостью между зеркалами резонатора // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 9. С. 14–23. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-09-14-23

 

Konnov D.A., Varzhel S.V., Konnov K.A. Development and research of a fiber-optic Fabry–Perot interferometer with an air cavity between the resonator mirrors [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 9. P. 14–23. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-09-14-23

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. Волоконно-оптический интерферометр Фабри–Перо с воздушной полостью между зеркалами резонатора. Цель работы. Разработка конструкции волоконно-оптического интерферометра Фабри–Перо с воздушной полостью между зеркалами резонатора и технологии его изготовления, увеличение видности интерференционной картины и области свободной дисперсии. Метод. Интерферометр Фабри–Перо содержит соосно размещенные и разнесенные по оптической оси две коллимирующие структуры с зеркалами резонатора, каждая из которых включает соосно соединенные оптическое волокно и волоконную градиентную линзу, представляющую собой участок многомодового градиентного оптического волокна. Противоположный полированный торец градиентной линзы с нанесенным на него отражающим покрытием формирует отражающую поверхность резонатора интерферометра. Основные результаты. Изготовлены образцы интерферометра с базой на воздухе от 0,5 до 5 мм с шагом в 0,5 мм. Видность интерференционной картины в диапазоне длин волн 1300–1310 нм составила от 0,989 до 0,679, а область свободной дисперсии — от 1,707 до 0,178 нм. Практическая значимость. Разработанный интерферометр позволяет использовать его в качестве чувствительного элемента рефрактометра для измерения показателя преломления газов и жидкостей в диапазоне от 1 до 1,47 с чувствительностью 190,4 пм/RIU.

Ключевые слова:

градиентная линза, волокно с градиентом показателя преломления, интерферометр Фабри–Перо, интерференционная картина, датчик показателя преломления

Благодарность:

работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSER-2024-0006).

Коды OCIS: 535.417.2

Список источников:
  1. Ma C., Peng D., Bai X., et al. A review of optical fiber sensing technology based on thin film and Fabry–Perot cavity // Coatings. 2023. V. 13. № 7. P. 1277. https://doi.org/10.3390/coatings13071277
  2. Rao Y.J., Deng M., Duan D.W., et al. Micro Fabry–Perot interferometers in silica fibers machined by femtosecond laser // Opt. Exp. 2007. V. 15. № 21. P. 14123–14128. https://doi.org/10.1364/OE.15.014123
  3. Li E., Peng G.-D., Ding X. High spatial resolution fiber-optic Fizeau interferometric strain sensor based on an in-fiber spherical microcavity // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. № 10. P. 101117. https://doi.org/10.1063/1.2895637
  4. Villatoro J., Finazzi V., Coviello G., et al. Photonic crystal fiber enabled micro Fabry–Perot interferometer // Opt. Lett. 2009. V. 34. № 16. P. 2441–2443. https://doi.org/10.1364/OL.34.002441
  5. Ferreira M.S., Bierlich J., Kobelke J., et al. Towards the control of highly sensitive Fabry–Pérot strain sensor based on hollow-core ring photonic crystal fiber // Opt. Exp. 2012. V. 20. № 20. P. 21946–21952. https://doi.org/10.1364/OE.20.021946
  6. Favero F.C., Araujo L., Bouwmans G., et al. Spheroidal Fabry–Perot microcavities in optical fibers for high-sensitivity sensing // Opt. Exp. 2012. V. 20. № 7. P. 7112–7118. https://doi.org/10.1364/OE.20.007112
  7. Wei T., Han Y.K., Tsai H.L., et al. Miniaturized fiber inline Fabry–Perot interferometer fabricated with a femtosecond laser // Opt. Lett. 2008. V. 33. № 6. P. 536–538. https://doi.org/10.1364/OL.33.000536
  8. Duan D.W., Rao Y., Hou Y.-S., et al. Microbubble based fiber-optic Fabry–Perot interferometer formed by fusion splicing single-mode fibers for strain measurement // Appl. Opt. 2012. V. 51. № 8. P. 1033–1036. https://doi.org/10.1364/AO.51.001033
  9. Machavaram V.R., Badcock R.A., Fernando G.F. Fabrication of intrinsic fiber Fabry–Perot sensors in silica fibres using hydrofluoric acid etching // Sens. Actuators, A. 2007. V. 138. № 1. P. 248–260. https://doi.org/10.1016/j.sna.2007.04.007
  10. Liu S., Wang Y., Liao C., et al. High-sensitivity strain sensor based on in-fiber improved Fabry–Perot interferometer // Opt. Lett. 2014. V. 39. № 7. P. 2121–2124. https://doi.org/10.1364/OL.39.002121
  11.  Egorova O.N., Semjonov S.L., Medvedkov O.I., et al. High-beam quality, high-efficiency laser based on fiber with heavily Yb3+-doped phosphate core and silica cladding // Opt. Exp. 2015. V. 40. № 16. P. 3762–3765. https://doi.org/10.1364/OL.40.003762
  12.  Ma Z., Pang F., Liu H., et al. Air microcavity formed in sapphire-derived fiber for high temperature sensing // Proc. 26th Intern. Conf. Optical Fiber Sensors. Lausanne, Switzerland. September 24–28, 2018. https://doi.org/10.1364/OFS.2018.WF48
  13.  Mao-qing C., He-ming W., Yong Zh., et al. Temperature insensitive air-cavity Fabry–Perot gas pressure sensor based on core-offset fusion of hollow-core fibers // Sens. Actuators. A. 2019. V. 298. № 15. P. 111589. https://doi.org/10.1016/j.sna.2019.111589
  14.  Qin T., Hangzhou Y., Kok-Sing L., et al. Temperature and strain response of in-fiber air-cavity Fabry–Perot interferometer under extreme temperature condition // Optik. 2020. V. 220. P. 165034. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.165034
  15.  Xiaopei C., Fabin S., Zhuang W., et al. Micro-air-gap based intrinsic Fabry–Perot interferometric fiber-optic sensor // Appl. Opt. 2006. V. 45. № 30. P. 7760–7766. https://doi.org/10.1364/AO.45.007760
  16.  Donlagic D., Pevec S. Fiber-optic measurement system and methods based on ultra-short cavity length Fabry–Perot sensors and low resolution spectrum analysis // US Patent 1 010 1202 B2. 2018. Publ. Oct. 16, 2018.
  17.  Электронный ресурс URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=11167 (Thorlabs / Каталог оптики для микроскопии).

Electronic resource URL: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=11167 (Thorlabs / Catalog of optics for microscopy).

  1. Коннов Д.А., Казачкова И.Д., Савин В.В. и др. Разработка и исследование волоконно-оптического датчика температуры на основе интерферометра Фабри-Перо, полученного методом сварки оптических волокон // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 9. С. 64–72. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-09-64-72

Konnov D.A., Kazachkova I.D., Savin V.V., et al. Development and studies of a fiber-optic temperature sensor based on a Fabry–Perot interferometer obtained by welding optical fibers // J. Opt. Technol. 2023. V. 90. № 9. P. 528–532. https://doi.org/10.1364/JOT.90.000528

  1. Коннов Д.А., Казачкова И.Д., Коннов К.А. и др. Разработка и исследование волоконно-оптического датчика температуры на основе регенерированной волоконной брэгговской решетки // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 5. С. 66–71. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-05-66-71

Konnov D.A., Kazachkova I.D., Konnov K.A., et al. Development and research of a fiber-optic temperature sensor based on a regenerated fiber Bragg grating // J. Opt. Technol. 2024. V. 91. № 5. P. 330–333. https://doi.org/10.1364/JOT.91.000330

  1. Коннов Д.А., Казачкова И.Д., Коннов К.А., и др. Разработка и исследование волоконно-оптического датчика температуры на основе суперпозиции двух регенерированных волоконных брэгговских решёток // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 12. С. 63–69. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-12-63-69

Konnov D.A., Kazachkova I.D., Konnov K.A., et al. Development and research of a fiber-optic temperature sensor based on the superposition of two regenerated fiber Bragg gratings // J. Opt. Technol. 2024. V. 91. № 12. https://doi.org/10.1364/JOT.91.000000