Электроника, фотоника и киберфизические системы

ТЕРМОКОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ФРЕНЕЛЕВСКО-БРЭГГОВСКОГО ТИПА ДЛЯ МОНИТОРИНГА ОТВЕРЖДЕНИЯ ПЛОСКИХ ЛИСТОВЫХ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ КОМПОЗИТОВ

Чт, 07 май 2026 14:14:27 +0300

Предлагается термокомпенсированный последовательно-параллельный двухканальный датчик френелевско-брэгговского типа для мониторинга отверждения плоских листовых термореактивных полимерных композитных материалов (ТРПКМ). Мониторинг в первом канале основан на измерении коэффициента отражения Френеля на границе раздела оптическое волокно/эпоксидная смола при его зондировании двухчастотном лазерным излучением, сформированным в фазовой двухкомпонентной адресной волоконной брэгговской структуре (АВБС). Показатель преломления эпоксидной смолы изменяется на разных стадиях отверждения, что выражается в изменении коэффициента отражения Френеля. Состояние отверждения определяется путем мониторинга изменения отраженной интенсивности на частоте биений компонент АВБС. При этом фазовая АВБС дополнительно служит термометром для реализации термокомпенсации первого канала. Использование двух волновых АВБС во втором канале помогает отделить температурно-индуцированные перекрестные эффекты от деформационных, вызванных отверждением смолы. Это достигается помещением одной волновой АВБС в эпоксидную смолу, а вторую вне ее в непосредственной близости, позволяющей учитывать температуру обрабатываемого ТРПКМ для реализации термокомпенсации второго канала. Для обработки информации в обоих каналах используется радиофотонный интеррогатор для опроса АВБС с высокой точностью. В ходе экспериментов, проведенных в резонаторно-рупорном микроволновым технологическом комплексе, доказана самодостаточность любого из каналов. При этом поставлена задача комплексного их использования при условии выполнения каналов на волокнах различного типа, что позволит более эффективно отделять температурно-индуцированные перекрестные эффекты от деформационных, что особенно важно при мониторинге отверждения плоских листовых ТРПКМ с сохранением его формы.

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ДАТЧИК НА АДРЕСНЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ СТРУКТУРАХ С РАДИОФОТОННЫМ ОПРОСОМ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ В МИКРОВОЛНОВОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ

Пт, 08 май 2026 15:15:32 +0300

Данная статья ставит своей целью постановку задач для создания многофункционального датчика на адресных волоконных брэгговских структурах с радиофотонным опросом для мониторинга процесса изготовления термореактивных полимерных композитов в микроволновом технологическом комплексе. В первой части она носит обзорный характер с анализом приведенных данных по типам датчиков, используемых для мониторинга заливки связующего и отверждения композита с заключением о перспективности применения для решения этих задач волоконно-оптических датчиков. Полученные выводы служат дорожной картой для второй части, который включает в себя обзоры волоконно-оптических технологий, применяемых в производстве композитов и подбор прототипа, позволяющего одновременно контролировать процессы заливки и отверждения. Основным элементов прототипа является волоконная брэгговская решетка (ВБР). Известные преимущества ВБР нивелируются необходимостью применения для их опроса дорогостоящих оптико-электронных интеррогаторов с ограниченной точностью измерений. Предложен трехкомпонентный многофункциональный датчик для устранения этого недостатка, а также быстрого и точного опроса чувствительных элементов на основе адресных волоконных брэгговских структур (АВБС) с радиофотонным опросом. Пример применения датчика на АВБС в области мониторинга заполнения и отверждения ТРПКМ в микроволновом технологическом комплексе обсуждается в третьей части статьи. Оригинальность решения заключается в том, что разработанный датчик позволяет получать множество характеристик, критичных для мониторинга процесса изготовления ТРПКМ: заполнение смолой, измерение показателя преломления смолы, совместное измерение тепловых и механических деформаций на датчиках типа «сердцевина-оболочка-смола» и «сердцевина-смола как оболочка», а также получать их раздельное значение при использовании двух волоконного его компонента. Все компоненты представляют собой АВБС волнового типа.

ОБЗОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ В ОБЛАСТИ НАНООПТИКИ

Анастасия Сергеевна Воробьева, Каролина Михайловна Ильенкова — Чт, 14 май 2026 13:25:54 +0300

Данная статья представляет собой анализ научных публикаций в сфере нанооптики. Исследование проводилось на базе тридцати шести научных публикаций. Авторами были выделены восемь критериев, положенных в основу анализа исследуемых научных публикаций по нанооптике. Основная цель исследования - выявление базовых закономерностей и тенденций в развитии данного направления физики, выявление потенциала и ограничений в его изучении. В результате анализа авторы выявили, что преобладает резонансно-локализованная парадигма. Ряд ученых делает акцент на дискретных структурах и ближнепольных режимах. При этом выявлено отсутствие универсального подхода, что ограничивает возможности по масштабированию эффектов. В то же время непрерывные и градиентные среды, а также поляризационно-инвариантные режимы по-прежнему недостаточно изучены. В исследовании используются количественные методы анализа. Авторы проверяют выдвинутые ими гипотезы и предлагают направления дальнейших исследований в данном направлении.

ПРИНЦИПЫ ОПРОСА БРЭГГОВСКИХ СТРУКТУР, ВСТРОЕННЫХ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СТЕЛЬКИ, В ИНТЕРРОГАТОРЕ НА ОСНОВЕ УПОРЯДОЧЕННОЙ ВОЛНОВОДНОЙ РЕШЕТКИ

Ср, 20 май 2026 00:00:00 +0300

В данной статье представлена система интеллектуальных стелек, со встроенными в них датчиками давления на основе волоконных брэгговских структур, предназначенная для мониторинга походки. Система состоит из трех взаимосвязанных модулей: датчиков стельки, интеррогатора для их опроса на основе волноводной упорядоченной решетки и блока обработки сигнала, сочетающих высокоточное определение брэгговской длины волны в упорядоченной волноводной решетке (УВР) со специальным программным обеспечением для неинвазивного отслеживания характеристик походки в реальном времени. Восемь датчиков стратегически размещены в области первого плюснефалангового сустава и пяточного бугорка обеих ног для определения зон высокого давления и проведена модельная оценка точности определения давления в каждом из них. Предложено использование как классических волоконных брэгговских решеток (ВБР), так и переход от них к новому инновационному типу датчика на адресной волоконной брэгговской структуре (АВБС) с двумя волновыми компонентами и записанными в каждой из них двумя фазовыми p-сдвигами (2l/2p). В сочетании датчиков на АВБС и обработкой полученных с них данных радиофотонными методами система достигает точности 99,98% измерения давления, превосходя традиционные датчики по линейности, стабильности и помехоустойчивости в задачах мониторинга походки и обнаружения аномального давления.