Experimental study of optical power effect on the structure of fiber-optical diffuser obtained by fiber core melting

Abstract

АннотацияПредмет исследования. Представлены результаты экспериментального исследования структуры волоконно-оптического рассеивателя, сформированного путем плавления сердцевины оптического волокна. Метод. Продемонстрирована оптическая схема иттербиевого волоконного лазера, основными компонентами которого являются: лазерный диод накачки (980 нм, мощностью до 30 Вт), активное GTWave волокно длиной 24 м, а также две волоконные брэгговские решетки с коэффициентами отражения 100 % и 30 %. Представленный иттербиевый источник излучения используется для формирования периодической структуры микрополостей внутри сердцевины волоконного световода с помощью эффекта плавления материала. Применение описанной технологии позволяет создавать рассеивающие структуры с заданным периодом, не прибегая к снятию защитного акрилатного покрытия световода. Это исключает необходимость повторного покрытия оптического волокна полимерным составом и способствует сохранению его прочностных характеристик. Основные результаты. Разработанная в ходе исследования экспериментальная установка позволяет с помощью воздействия лазерного излучения осуществить запись рассеивающей структуры в сердцевине оптического волокна путем разрушения материала. С целью определения зависимости свойств создаваемых структур от мощности вводимого излучения получен ряд исследуемых образцов, записанных при различных характеристиках воздействующего излучения. Экспериментальным путем установлено, что при увеличении мощности лазерного излучения уменьшается период локализации микрополостей. Вместе с тем их размеры уменьшаются, и увеличивается однородность структуры. Установлено оптимальное значение мощности излучения для формирования рассеивающей структуры, которое составляет порядка 2 Вт. Практическая значимость. Исследуемые рассеивающие структуры могут быть применены в медицинских исследованиях, лазерной фотодинамической терапии, лазерной кардиостимуляции, флуоресцентной диагностике, а также в качестве подсветки при малоинвазивных операциях. Волоконно-оптический рассеиватель может находить применение в качестве датчика физических величин, в частности, для измерения высоких температур, поскольку верхний предел рабочей температуры рассеивателя сопоставим с температурой плавления кварцевой части оптического волокна. Ключевые слова волоконно-оптический рассеиватель, плавление сердцевины световода, оптический пробой, оптическое волокно, фотодинамическая терапия