Перестраиваемый спектральный фильтр на основе решетки Брэгга в полностью волоконном исполнении

Сковородкина М.В., Майорова Е.А., Клишина В.А., Варжель С.В., Мухтубаев А.Б., Куликов А.В.

Ссылка для цитирования:

Сковородкина М.В., Майорова Е.А., Клишина В.А., Варжель С.В., Мухтубаев А.Б., Куликов А.В. Перестраиваемый спектральный фильтр на основе решетки Брэгга в полностью волоконном исполнении // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 11. С. 52–62. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-11-52-62

Skovorodkina M. V., Maiorova E. A., Klishina V. A., Varzhel S. V., Mukhtubaev A.B., Kulikov A.V. Tunable spectral filter based on a fiber Bragg grating in an all-fiber design [in Rus sian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 11. P. 52–62. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-11-52-62

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Перестраиваемый волоконно-оптический фильтр на основе волоконной брэгговской решетки, в котором управление длиной волны резонанса осуществляется за счет нагрева лазерным излучением без внешних управляющих элементов. Цель работы. Разработка и исследование волоконно-оптического фильтра с перестройкой длины волны брэгговского резонанса в полностью волоконном исполнении. Метод. Работа фильтра основана на перестройке длины волны резонанса волоконной брэгговской решетки посредством локального нагрева лазерным излучением с помощью выводящего элемента. Нагрев в результате поглощения оптического излучения вызывает тепловое расширение материала оптического волокна и изменение его показателя преломления, что приводит к смещению длины волны брэгговского резонанса. Основные результаты. Продемонстрирован перестраиваемый спектральный фильтр в полностью волоконном исполнении на основе решетки Брэгга с возможностью смещения длины волны резонанса более чем на 6 нм, осуществляемого нагревом дифракционной структуры оптическим излучением, выводящимся из оптического волокна с измененной геометрией. Экспериментально исследованы два образца со сваркой со смещением осей на 10 и 30 мкм и один образец с использованием биконической перетяжки. Практическая значимость. Предложена простая и технологичная конструкция перестраиваемого фильтра, которая может использоваться для интеграции в волоконно-оптические системы, где важно отсутствие электрических элементов.

Ключевые слова:

волоконная брэгговская решетка, волоконно-оптический фильтр, перестраиваемый фильтр, перестройка длины волны

Благодарность:

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

Коды OCIS: 060.2340, 120.2440, 230.7408

Список источников:

1. Wen H., Wiesler D.G., Tveten A., et al. High sensitivity fiber optic ultrasound sensors for medical imaging applications // Ultrasonic Imaging. 1998. V. 20. № 2. P. 103–112.

2. Short S.X., Rose A.H., Bergh R.A., et al. Optical fiber sensors for the electric power industry // Optics and Lasers in Eng. 2005. V. 43. № 3–5. P. 511–526.

3. Teixeira J.G.V., Leite I.T., Silva S., et al. Advanced fiber optic acoustic sensors // Photonic Sensors. 2014. V. 4. № 3. P. 198–208.

4. Ahn T.-J., Moon S. Optically tunable fiber Bragg grating based on a photo-mechanical tuning mechanism // Opt. Lett. 2019. V. 44. № 10. P. 2546–2549. doi: 10.1364/OL.44.002546.

5. Kalli K., Dobb H.L., Webb D.J., et al. Electrically tunable Bragg gratings in single-mode polymer optical fiber // Opt. Lett. 2007. V. 32. № 3. P. 214–216. doi: 10.1364/OL.32.000214.

6. Li Z., Hsiao V.K.S., Chen Z., et al. Optically tunable fiber Bragg grating // IEEE Photonics Technol. Lett. 2010. V. 22. № 15. P. 1123–1125. doi: 10.1109/LPT.2010.2049738.

7. Новикова В.А., Варжель С.В. Исследование методов создания горячей проволоки волоконно-оптического теплового анемометра // Науч.-техн. вест. инф. технол., механики и оптики. 2020. Т. 20. № 4. С. 500–506. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-4-500-506.

Novikova V.A., Varzhel S.V. Methods of hot wire creation for fiber-optical thermal anemometer [in Russian] // Sci. Tech. J. Inf. Technol. Mech. Opt. 2020. V. 20. № 4. P. 500–506. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-4-500-506.

8. Othonos A. Fiber Bragg gratings // Rev. Scientific Instruments. 1997. V. 68. № 12. P. 4309–4341. doi: 10.1063/1.4718360.

9. Ji C., Zhao C., Kang J., et al. Multiplex and simultaneous measurement of displacement and temperature using tapered fiber and fiber Bragg grating // Rev. Scientific Instruments. 2012. V. 83. № 5. Art. 053709. doi: 10.1063/1.4718360.

10. Yang Y., Pu S., Li Y., et al. Magnetic field and temperature dual-parameter sensor based on nonadiabatic tapered microfiber cascaded with FBG // Photonics. 2023. V. 11. № 5. Art. 414. doi: 10.3390/photonics11050414.

11. Zhang W., Zhu L., Dong M., et al. A temperature fiber sensor based on tapered fiber Bragg grating fabricated by femtosecond laser // Opt. and Quant. Electron. 2023. V. 55. Art. 252. doi: 10.1007/s11082-023- 04888-5.

12. Паспорт на токопроводящий клей КОНТАКТОЛ А (на серебре) [Электронный ресурс] / ООО «Келлер». Режим доступа: https://www.quartz1.com/price/PIC/329N0039200.pdf

Passport for the conductive adhesive KONTAKTOL A (on silver) [Electronic resource] / Keller LLC. Access mode: https://www.quartz1.com/price/PIC/ 329N0039200.pdf

13. Стам А.М., Идрисов Р.Ф., Грибаев А.И. и др. Запись волоконных решеток Брэгга с использованием интерферометра Тальбота и эксимерной KrF-лазер ной системы // Известия ВУЗов. Приборостроение. 2017. Т. 60. № 5. С. 424–429. doi: 10.17586/0021-3454-2017-60-5-466-473.

Stam A. M., Idrisov R. F., Gribaev A. I., et al. Fiber Bragg gratings inscription using Talbot interferometer and KrF excimer laser system [in Russian] // J. Instrument Eng. 2017. V. 60. № 5. P. 466–473. doi: 10.17586/0021-3454-2017-60-5-466-473.

14. Kashyap R. Fiber Bragg gratings. 2nd ed. Burlington: Academic Press, 2009. 614 p.

15. Сковородкина М.В., Майорова Е.А., Клишина В.А. и др. Волоконно-оптический фильтр с перестройкой длины волны брэгговского резонанса // Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2026105079/28(010824) от 25.02.2026. Решение принято ФИПС 08.07.2026.

Skovorodkina M. V., Maiorova E. A., Klishina V. A., et al. Fiber-optic filter with tunable Bragg resonance wavelength // Decision on granting a patent for an invention for application № 2026105079/28 (010824) dated 02/25/2026. The decision was made by FIPS on 07/08/2026.