Материал: 8 неделя науки СВАО - тезисы с содержанием

Наиболее удачной средой разработки такой модели будет OptiFDTD, так как только данная среда производит моделирование с помощью метода конечных разностей и поддерживает взаимодействие с пакетом программ Optiwave, в качестве элемента библиотеки [2].

Для построения и внесения оптических данных модели в программу, необходимо изучить технологию изготовления. Производство оптического фильтра возможно только с помощью процесса литографии. Этот процесс занимает достаточно время на изготовление. Процесс технологии изготовления представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Процесс технологии изготовления оптического фильтра

Сначала радиочастотным распылением наносится слой SiO₂, а затем слой многослойного стекла Ta₂O₅–SiO₂. После производится испарение маски Cr, что приведёт к центру каналов волновода. Дальше выполняется реактивное ионное травление, которое позволит создать форму каналов из многослойного стекла. Затем опять распылением наносится SiO₂, чтобы заполнить количество стравленного материала каналов. После этого Cr удаляется влажным травлением. Следом опять распыляется SiO₂, в качестве буферного слоя и наконец, распылением наносится слой многослойного стекла Ta₂O₅–SiO₂. После испарения Cr и реактивного ионного травления получается готовая структура [4].

Основные характеристики устройства

В разрабатываемой модели волноводы находятся на одной подложке (Рисунок 1). Устройство связи волновода с показателем преломления n₁, разделены пленкой с показателем преломления n₂ <n₁[1]. Связь между волноводами осуществляется за счет «исчезающих полей». В области, где два волновода перекрываются, поля связаны друг с другом уравнениями связанных мод [3].

Такая сложная структура обладает рядом характеристик, по которым можно анализировать поведение и распространение сигнала. Всего их используется 9. Для анализа выбирается характеристика свободного спектра частот. Так она наглядно показывает зависимость от длины волны и размеров волновода. Сам по себе свободный спектра частот – это расстояние между двумя пиками в масштабе длины волны. Так же он может быть вычислен по формуле (1), в которой свободный спектр частот прямопропорционален квадрату длины волны и обратнопропорционален длине волновода.

(1)

где FSR – свободный спектр частот;

λ² – квадрат длины волны;

n_g – показатель преломления фильтра;

L – длина филтра.

Анализ работоспособности модели

При построение данной структуры в выбранной программе, в качестве изогнутого волновода используется кольцо. Расположение кольца относительно погружённых прямых волноводов изменяется только по оси Z. Координаты X и Y постоянны. Меняя положение можно точно определить расположение кольца, так при Z=2.5 мкм видна лишь начальная часть кольца, при Z=4 мкм показаны области наложения изогнутого волновода на прямые каналы.

Был произведён ряд экспериментов для трёх отдельных участков модели. Измерения свободного спектра частот производились на отрезке длин волн от 1.0 мкм до 2.2 мкм. Результатом такого моделирования является то, что при сигнале на длине волны 1.55 мкм резонанс возникает в диапазоне длин волн от 1.02 мкм до 1.4 мкм (Рисунок 3).

Рисунок 3 – Спектр частот при длине волны от 1.05 мкм до 1.4 мкм

Для определения передачи сигнала из прямого канала волновода в кольцо, на этом участке была расположена область наблюдения. Для анализа задаётся расстояние от 1.0 мкм до 2.8 мкм. Свободный спектр частот наблюдается на участке от 1.1 мкм до 1.4 мкм (Рисунок 4).

Рисунок 4 – Свободный спектр частот на участке

от 1.1 мкм до 1.4 мкм

С целью анализа работоспособности, произвелось сравнение данных анализа для нашей модели под номером 1 и точно такой же модели №2, с такими же геометрическими и оптическими параметрами, только с другим входным сигналом, равным 1.3 мкм.

Решение ввести другую модель для сравнения, принято с целью выявления недостатков у нашей модели.Так для модели под №1 коэффициент мощности при передачи равняется -7.560316e-004, а для модели под №2 - -1.091785e-004.

По приведённым данным анализа можно сделать вывод, что наша модель имеет высокий коэффициент мощности при передачи сигнала из прямого канала в изогнутый. Данный факт свидетельствует, что часть излучение поданного в прямой волновод передается в изогнутый волновод, тем самым, вызывая резонанс на заданной длине волны.

Список используемых источников

1. А.Б. Андросик, С.А. Воробьев, С.Д. Мировицкая. «Основы волноводной фотоники». Москва: Издательство МГОУ, 2009. 246 с.

2. http://www.optiwave.co.kr/pdf/brochures/optifdtd.pdf - описание программы optiwave, англоязычный сайт.

3. Н.В. Никоноров, С.М. Шандаров. «Волноводная фотоника». Учебное пособие, курс лекций. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008 г. - 143 стр.

4. B. E. Little, S. T. Chu, H. A. Haus, J. Foresi, and J.-P. Laine. Microring resonator channel dropping _lters. Journal of Lightwave Technology, 15(6):998.1005, 1997.

Разработка и исследование системы обнаружения сигналов сейсмической волны

Воробьёв Д. Ю., Желонкин А. И.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Методы параметрической коррекции динамических свойств молекулярно-электронных преобразователей сигналов малого энергетического уровня обеспечили повышение точности, расширение частотного и динамического диапазонов, идентичность характеристик групп измерительных устройств. Это позволило на базе МЭ преобразователей, с учетом проведенного анализа и оптимизации систем временно-пространственного выделения сигналов волновых полей различной природы, разработать "систему автоматического опережающего оповещения о сейсмической волне от удаленных землетрясений".

Структурная схема системы приведена на рисунке 1. Система состоит из 16 пунктов обнаружения - ПО, располагаемых на расстоянии до 70 км от объекта, комплексов радиоаппаратуры передачи информации, включающих 8 радио трансляционных пунктов - РТП, и двух пунктов регистрации - ПР, располагаемых на объекте. Предусмотрено наращивание количества ПО до 20 и РТП до 10.

Система обеспечивает:

- формирование и выдачу сигнала о сейсмической волне от удаленного землетрясения, превышающее проектное землетрясение, равное 6 баллам;

- время опережающего оповещения - не менее 10 с;

- вероятность пропуска сигнала - не более 10^-6 в год;

- вероятность ложного срабатывания - не более 10^-4 в год;

- коэффициент неготовности по функции аварийной защиты - не более

10^-5.

Аппаратура ПО предназначена для измерения трех ортогональных составляющих сигнала (X, Y, Z) в полосе частот от 0,3 до 30 Гц. ПО объединены в группы контроля.

Синтез структуры системы обнаружения, расчет основных параметров, проводилась с учетом особенностей МЭ преобразователей. Выбор и разработка конкретного типа и исполнения определялись характеристиками входных сигналов и техническими требованиями к системе.

Система опережающего оповещения о сейсмической волне от удаленных землетрясений (СООС) разработана для повышения безопасности АЭС, проектные сейсмические воздействия которых, определяются максимальными расчетными землетрясениями:

1) местными землетрясениями с магнитудой 4,5 , глубиной очага 5-20 км; частотой от 3 до 20 Гц; время прихода волн составляет 1-10 с.

2) удаленными землетрясениями с магнитудой 7,5 - 8,2 , глубиной 90-150 км, расстоянием до эпицентра 600 - 1600 км, для которых а_max = 0,2 - 0,5 м/с² на частотах 0,3 – 2 Гц , время прихода волн - от 3 до 10 мин.; вероятность землетрясений составляет 10^-4 в год.

Основной целью СООС является формирование опережающего сигнала, по которому возможно полное заглушение реактора до прихода сейсмической волны, превышающей максимальное проектное землетрясение. Время предварительного оповещения при этом составляет t_o£10с. Достигается это путем размещения на определенном расстоянии от объекта сети пунктов обнаружения (ПО), связанных с объектом радиоканалами. Разница в скоростях прохождения сейсмической волны и радиосигнала дает выигрыш во времени t. При этом t ³ т_по + t_р + t_пр + t_о,

где: t_по - время обработки сигнала в ПО,

t_р - время передачи и приема сигнала радиосредствами,

t_пр- время обработки сигнала с формированием управляющего сигнала.

Суммарное время t c учетом заданных значений составляет t = 11c. Наибольшую опасность для сооружений представляют поперечные волны S, несущие большую часть энергии землетрясения. Скорость распространения этих волн зависит от геофизических особенностей местности и лежит в пределах 3-5 км/с. Сейсмическая волна от дальних землетрясений распространяется с кажущейся скоростью Vs, значение которой не превышает тех же величин. Принимая во внимание, что t = R_min/V_s, при разработке схемы расположения ПО принято минимальное удаление 50 км. Для исключения ложных тревог, связанных с промышленными помехами, местными взрывами, грозовыми разрядами и другими факторами, в системе предусмотрена селекция сигналов по скорости распространения. Для этого предусмотрено наружное кольцо размещения ПО с радиусом 70 км от объекта. Типичная схема расположения ПО из 16 ПО представлена на рисунке 2.

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/284476

Смотрите также:



_1966(~1
_Антонян Ю.М., Сексуальные преступления. Чикатило и другие
_РГР № 1 (2)
- Габариты и масса 27
'Образ–Я' и его развитие средствами диалога
"Логистическая технология JIT"
"Особенности правовой системы Российской Федерации" по дисциплине "Теория государства и права"
«Анализ ликвидности и платежеспособности предприятия» (на материалах ОАО Московская кондитерская фабрика «Красный Октябрь»)