Prvky s podélnými fotonickými strukturami v optických vláknech
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Cílem práce je analyzovat možnosti využítí specifické metody přípravy podélných vláknových kvaziperiodických struktur typu Braggových mřížek, k návrhu a přípravě optovláknových difrakčních prvků pro senzoriku. Ohniskem práce se staly apodizované Braggovy mřížky a metoda jejich návrhu a přípravy založená na vzájemném překrytí dvou i více mírně se lišících uniformních struktur. První část práce shrnuje teoretické poznatky o Braggových mřížkách a prezentuje rozbor základních typů mřížek a jejich významných vlastností. Dále se práce zabývá významnými aspekty použití mřížek v senzorice, analyzuje způsoby vyhodnocování účinků měřených veličin na mřížky. Ukazuje cesty optimalizace přesnosti měření ovlivněné šumy z hlediska vlastností mřížek i postupů vyhodnocování. V kapitole 4. práce ukazuje význam a vlastnosti apodizace mřížek. Stěžejní kapitola 5. rozšiřuje a zobecňuje použití metody Moaré pro přípravu apodizovaných mřížek. Jsou představeny principy a vytvořen matematický popis zobecněné metody Moaré překryvu více nestejných uniformních mřížkových struktur, který je zaměřen na implementaci metody do technického systému přípravy mřížek systémem bočního osvitu vlákna přes společnou fázovou masku s napínáním a posuvy vlákna při expozicích jednotlivých submřížek struktury. Princip metody je aplikován do optimalizací návrhů devíti zvláštních mřížkových struktur s dvěma a třemi submřížkami pro dosažení specifických parametrů výhodných pro senzorické aplikace. Kapitola 6. prezentuje kroky přípravy expozičního zařízení k rozvinutí expozice mřížek zobecněnou Moaré metodou a uvádí výsledky experimentálních prací při realizaci navržených apodizovaných dvoj a trojmřížkových struktur. Jsou prezentovány optimalizované struktury pro vysoký odstup postranních maxim, struktury s ostrým spektrálním poklesem odrazivosti v hlavním maximu a struktury s plochým temenem maxima odrazivosti.
The focus of the thesis is to analyse the specific ways and the means of preparation of the longitudinal quasi-periodical optical structures of the Bragg grating type made in the fibre waveguides with a scope of forming the fibre diffractive elements for sensorics. Apodized Bragg gratings and their design and preparation based on the overlying of two or more nonidentical uniform structures became the target of the work. The first part presents the Bragg grating theory and the outline of the grating types and features. Further the thesis discusses the important aspects of grating applications in sensors. The ways of sensorial grating optimization and grating evaluation optimization are shown. Chapter 4. shows the impact and properties of the grating apodization. The next part of the thesis spreads and generalises the usage of the Moaré method of apodized gratings preparation. The principles of the generalized method are introduced and its math description based on the multiple nonequal subgratings overlays formulated. The math formulation respects the specifics of the gratings writing by the side exposition of the fibre with the interference pattern of the UV radiation passing through the phase mask, where all the subgratings use the common mask and the fibre stretches and shifts are applied. These principles are applied in optimised designs of nine application specific grating structures using two and three subgratings. Chapter 6. presents the necessary steps for the exposition system to adopt the needs of the generalised Moaré method and shows the results of the experimental works in the preparation of the designed apodized two and three subgrating based structures. The optimized grating structures with high side lobe suppression, structures with sharp central reflectance drop and the structures with flat reflectance maximum are presented.
The focus of the thesis is to analyse the specific ways and the means of preparation of the longitudinal quasi-periodical optical structures of the Bragg grating type made in the fibre waveguides with a scope of forming the fibre diffractive elements for sensorics. Apodized Bragg gratings and their design and preparation based on the overlying of two or more nonidentical uniform structures became the target of the work. The first part presents the Bragg grating theory and the outline of the grating types and features. Further the thesis discusses the important aspects of grating applications in sensors. The ways of sensorial grating optimization and grating evaluation optimization are shown. Chapter 4. shows the impact and properties of the grating apodization. The next part of the thesis spreads and generalises the usage of the Moaré method of apodized gratings preparation. The principles of the generalized method are introduced and its math description based on the multiple nonequal subgratings overlays formulated. The math formulation respects the specifics of the gratings writing by the side exposition of the fibre with the interference pattern of the UV radiation passing through the phase mask, where all the subgratings use the common mask and the fibre stretches and shifts are applied. These principles are applied in optimised designs of nine application specific grating structures using two and three subgratings. Chapter 6. presents the necessary steps for the exposition system to adopt the needs of the generalised Moaré method and shows the results of the experimental works in the preparation of the designed apodized two and three subgrating based structures. The optimized grating structures with high side lobe suppression, structures with sharp central reflectance drop and the structures with flat reflectance maximum are presented.
Description
Citation
URBAN, F. Prvky s podélnými fotonickými strukturami v optických vláknech [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Jiří Hošek, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Jaroslav Koton, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Mišurec, CSc. (člen)
prof. Ing. Ivan Baroňák, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Rastislav Róka, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Pavel Slavíček, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-11-29
Defence
Student doktorského studia Ing. František Urban odprezentoval dosažené výsledky své disertační práce na téma "Prvky s podélnými fotonickými strukturami v optických vláknech". Hlavní výzkumné cíle zhranovaly zejména stanovení požadavků na vláknové mřížky v typických senzorických aplikacích a dále návrh a implementace techniky apodizace mřížek vícenásobnou expozicí s využitím metody Moaré. Parametry navržených struktur byly ověřeny a srovnány s pomocí simulací. Komise se shodla, že téma práce je vysoce aktuální, všechna klíčová zjištění jsou dostatečně a srozumitelně popsána a dosažené výsledky jsou na vynikající úrovni. Stanovené disertační cíle byly kompletně splněny.
V rámci diskuze bylo doktorandovi položeno několik otázek zaměřujících se zejména na možné problémy při realizaci a následném nasazení navržených struktur v praxi. Ing. Urban na všechny dotazy reagoval dobře a technicky správně, čímž prokázal velmi dobrou znalost dané problematiky a schopnost samostatného vědeckého uvažování.
Na základě provedeného hlasování komise udělila Ing. Františkovi Urbanovi vědecký titul "Doktor" (Ph.D.).
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení