Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0109

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0109
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики"
Название доклада
Исследование и разработка высокостабильного низкокогерентного волоконного источника оптического излучения для высокоточных волоконно-оптических гироскопов навигационного класса точности.
Докладчик
Куликов Андрей Владимирович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель ПНИЭР - разработка и исследование экспериментального образца суперлюминесцентного волоконного источника оптического излучения (СВИОИ) для применения в волоконно-оптическом гироскопе (ВОГ).
Решение поставленной задачи требует выполнения следующих шагов (подзадач):
1. Разработка и макетирование СВИОИ с центральной длиной волны,
2. Разработка новых программно-аппаратных методов и технических решений по созданию СВИОИ с минимальной по ширине, стабильной во времени и без боковых «лепестков» функцией временной когерентности.
3. Разработка новых принципов обеспечения минимальной степени остаточной поляризации в разрабатываемом СВИОИ.
4. Разработка новых технических решений направленных на создание СВИОИ с минимальной флуктуацией оптической мощности и центральной длинны волны в широком температурном диапазоне.
5. Поиск, выбор и исследование параметров активных световодов для разрабатываемого СВИОИ.
6. Моделирование и макетирование новых технических решений, направленных на создание СВИОИ с минимальным энергопотреблением.
7. Создание алгоритмов управления и специального программного обеспечения для СВИОИ с возможностью удаленного управления и программирования.
8. Разработка и макетирование автоматизированного испытательного стенда для разрабатываемого СВИОИ.
9. Разработка программ и методик испытаний разрабатываемого СВИОИ, в том числе в составе макета ВОГ.
10. Проведение экспериментальных исследований разрабатываемого СВИОИ.
11. Проведение исследовательских испытаний СВИОИ в составе макета ВОГ.
12. Анализ результатов испытаний и выявление наиболее критичных узлов и элементов СВИОИ .
Актуальность и новизна исследования
• Высокостабильный волоконный источник низкокогерентного оптического излучения позволит строить прецизионные измерительные системы фазовых волоконно-оптических датчиков (ФВОД). Данная технология позволит создавать источники с низкой температурной зависимостью выходного излучения, что позволит использовать их в промышленности и ВПК, снизить энергозатраты на термостатирование, снизить габаритные размеры конечных измерительных систем.
• Данная разработка позволит произвести качественный скачок в области разработки высокоточных волоконно-оптических гироскопов. Откроет возможности для создания систем с классом точности 0,001 °/час в промышленном и военном диапазоне температур, что относится к стратегическим технологиям в данной отрасли.
• Производство и промышленный выпуск источников позволит компаниям занимающимся разработкой высокоточных фазовых волоконно-оптических датчиков увеличить эксплуатационные и технические характеристики своей продукции.
• Линия по производству волоконных источников оптического излучения позволит создать новые высокотехнологичные рабочие места на базе промышленного предприятия реального сектора экономики АО «Концерн «ЦНИИ “Электроприбор”.
• Из-за отказа от термостатирования энергопотребление сократится на порядок, что относится к энергосберегающим, энергобезопасным технологиям и является крайне актуальной задачей для навигационных систем устанавливаемых на автономных подводных, сухопутных и летательных аппаратах.
Описание исследования

В рамках ПНИЭР будут применены принципиально новые методы разработки и исследования источников оптического излучения. В рамках данной работы планируется проведение исследований решеток Брэгга, планируется использование перспективных фотонно-кристаллических оптических волокон, легированных редкоземельными элементами, а также фотоиндуцированных волоконных решеток Брэгга для стабилизации спектральных параметров оптической схемы, повышения температурной стабильности. Эти направления являются передовыми в области волоконной оптики и позволяют получить параметры на порядок лучше , чем классические схемы при построении волоконных источников оптического излучения.

Результаты исследования

1.    Экспериментальный образец суперлюминесцентного волоконного источника оптического излучения (СВИОИ) с повышенной стабильностью выходных характеристик открывает новые горизонты для построения прецизионных систем на базе фазовых интерферометрических датчиков. В частности, применение таких источников в волоконно-оптическом гироскопе (ВОГ) позволит повысить точность производимых измерений угловой скорости.
2.    Новые программные и технологические решения, обеспечивающие создание СВИОИ с минимальной по ширине, стабильной во времени и без боковых «лепестков» функцией временной когерентности, необходимой для минимизации временного дрейфа выходного сигнала (сдвига нуля) в ВОГ.
3.    Технические принципы, обеспечивающие минимальную степень остаточной поляризации в разрабатываемой СВИОИ. 
4.    Технические решения, направленные на создание СВИОИ с минимальной флуктуацией оптической мощности и центральной длины волны в широком температурном диапазоне. 
5.    Технологическое решение, направленное на создание СВИОИ с минимальным энергопотреблением.
6.    Технические решения в части выбора и подготовки к установке в СИВОИ волоконного активного световода;
7.    Алгоритмы управления и специальное программное обеспечение для СВИОИ с возможностью удаленного управления и программирования.
8.    Макет автоматизированного испытательного стенда для разрабатываемого СВИОИ;
9.    Программы и методики испытаний разрабатываемого СВИОИ, в том числе в составе макета ВОГ.
10.    Предложения и рекомендации по использованию разработанного научно-технического задела в части СВИОИ с указанием наиболее критичных узлов и элементов, влияющих на параметры СВИОИ и на параметры ВОГ. 
11.    Проекты технических заданий на проведение ОКР и ОТР для разработки РКД и организации производства разработанного СВИОИ. Проведение указанных опытно-конструкторской и технологической работы позволит организовать высокотехнологичную производственную линию по производству СВИОИ на АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». 
12.    Доработанный макет ВОГ класса точности 0,001 угл. град./час в части установки в него разработанного макета СВИОИ и результаты его испытаний. 

Практическая значимость исследования
Научные и научно-технические результаты, полученные в ходе выполнения запланированных ПНИЭР, могут быть использованы в сферах науки и техники, таких как:
1. волоконно-оптические преобразователи электрического тока, применяющиеся в электроэнергетике, транспортной индустрии, энергоемком производстве, для построения которых важным требованием, предъявляемым к ИОИ, является низкокогерентность излучения и минимальная степень остаточной поляризации.
2. возможное применение в оптической когерентной томографии позволит записывать томограммы биологических объектов с высоким пространственным разрешением.
3. применение в оптической спектроскопии, как высокостабильного ИОИ.
4. применение в волоконно-оптических гироскопах позволит повысить их точность.
5. Отдельные технические решения, примененные при создании СВИОИ, позволят в перспективе разработать высокостабильный, суперлюминисцентный оптический усилитель с высокими параметрами температурной стабильности для существующих и вновь разрабатываемых магистральных волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).