Исследование условий возникновения резонанса Фано в комбинированных волоконных квазипериодических структурах

Аглиуллин Т.А., Сахабутдинов А.Ж., Кузнецов А.А., Валеев Б.И.

Ссылка для цитирования:

Аглиуллин Т.А., Сахабутдинов А.Ж., Кузнецов А.А., Валеев Б.И. Исследование условий возникновения резонанса Фано в комбинированных волоконных квазипериодических структурах // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 5. С. 26–37. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-05-26-37

Agliullin T.A., Sakhabutdinov A.Zh., Kuznetsov A.A., Valeev B.I. Study of conditions for occurrence of Fano resonance in combined fiber quasi-periodic structures [in Russian] //Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 5. P. 26–37. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-05-26-37

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Комбинированные интерферометрические квазипериодические структуры, включающие в себя волоконную брэгговскую решетку и интерферометр Фабри–Перо. Цель работы. Нахождение закономерностей возникновения асимметричного резонанса Фано в комбинированных интерферометрических волоконных структурах. Метод. Математическое моделирование квазипериодических волоконно-оптических структур на основе модели прохождения плоских электромагнитных волн через среды, состоящие из однородных слоев, в пределах каждого из которых диэлектрическая и магнитная проницаемости считаются постоянными. Основные результаты. Исследованы условия возникновения асимметричного резонанса Фано в комбинированных интерферометрических волоконных структурах. Проявлению резонанса Фано в таких структурах способствует уменьшение соотношения максимальных коэффициентов отражения волоконной брэгговской решетки и интерферометра Фабри–Перо (как правило, менее 12 дБ). При чрезмерном уменьшении длины и/или наведенного показателя преломления брэгговской решетки происходит ослабление проявления резонанса Фано вследствие недостаточного вклада решетки в его формирование. Практическая значимость. Результаты исследования станут основой для создания комбинированных интерферометрических волоконных структур с заданными свойствами их спектрального отклика, пригодных для применения в качестве чувствительных элементов различных физических полей, и открывают пути улучшения метрологических характеристик систем на их основе за счет использования узкополосных составляющих в спектральном отклике.

Ключевые слова:

комбинированные волоконно-оптические квазипериодические структуры, волоконная брэгговская решетка, интерферометр Фабри–Перо

Благодарность:

исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-79-10059

Коды OCIS: 060.2370, 050.2770, 050.2230

Список источников:

1. Campanella C.E., Cuccovillo A., Campanella C., et al. Fibre Bragg grating based strain sensors: Review of technology and applications // Sensors. 2018. V. 18. № 9. P. 3115. https://doi.org/10.3390/s18093115
2. Zhu C., Zheng H., Ma L., et al. Advances in fiber-optic extrinsic Fabry–Perot interferometric physical and mechanical sensors: A review // IEEE Sensors J. 2023. V. 23. № 7. P. 6406–6426. https://doi.org/10.1109/JSEN.2023.3244820
3. Choi H.Y., Kim M.J., Lee B.H. All-fiber Mach–Zehnder type interferometers formed in photonic crystal fiber // Opt. Exp. 2007. V. 15. № 9. P. 5711–5720. https://doi.org/10.1364/OE.15.005711
4. Zhao N., Wang Z., Zhang Z., et al. Simultaneous measurement of temperature and refractive index using michelson interferometer based on waist-enlarged fiber bitaper // Micromachines. 2022. V. 13. № 5. P. 658. https://doi.org/10.3390/mi13050658
5. Moon D.S., Kim B.H., Lin A., et al. The temperature sensitivity of Sagnac loop interferometer based on polarization maintaining side-hole fiber // Opt. Exp. 2007. V. 15. № 13. P. 7962–7967. https://doi.org/10.1364/OE.15.007962
6. Bremer K., Lewis E., Leen G., et al. Feedback stabilized interrogation technique for EFPI/FBG hybrid fiber-optic pressure and temperature sensors // IEEE Sensors J. 2012. V. 12. № 1. P. 133–138. https://doi.org/10.1109/JSEN.2011.2140104
7. Ying-Gang L., Xin L., Ting Z., et al. Integrated FPIFBG composite all-fiber sensor for simultaneous measurement of liquid refractive index and temperature // Opt. and Lasers in Eng. 2018. V. 111. P. 167–171. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2018.08.007
8. Friedemann M., Voigt S., Mehner J. Pressure sensor catheter based on fiber tip Fabry–Pérot-interferometer and fiber Bragg grating for temperature compensation: Fiber-optic hybrid sensor catheter for invasive pressure measuring // Current Directions in Biomedical Eng. 2022. V. 8. № 2. P. 404–407. https://doi.org/10.1515/cdbme-2022-1103
9. Tosi D., Macchi E.G., Braschi G., et al. Fiber-optic combined FPI/FBG sensors for monitoring of radiofrequency thermal ablation of liver tumors: Ex vivo experiments // Appl. Opt. 2014. V. 53. P. 2136–2144. https://doi.org/10.1364/AO.53.002136
10. Yang D., Liu Y., Wang Y., et al. Integrated optic-fiber sensor based on enclosed EFPI and structural phaseshift for discriminating measurement of temperature, pressure and RI // Optics & Laser Technol. 2020. V. 126. P. 106112. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2020.106112
11. Sakhabutdinov A.Zh., Agliullin T.A., Hussein S.M.R.H., et al. Fano-type resonance structures based on combination of fiber Bragg grating with Fabry–Perot interferometer // Karbala Inter. J. of Modern Science. 2023. V. 9. № 1. P. 27–33. https://doi.org/10.33640/2405-609X.3279