Недостатки и проблемы формирования ВБР излучением эксимерного лазера с использованием фазовых масок

Почему эти недостатки значительно ограничивают широкое внедрение преимуществ волоконно-оптических технологий для измерений в промышленных применениях в России и мире?
Волоконные брэгговские решетки (типа I), формируемые излучением эксимерного лазера с использованием фазовых масок, имеют ограничения по температурному диапазону, что автоматически закрывает значительную часть промышленных высокотемпературных применений и перспектив там, где традиционные методы измерений не удовлетворяют возрастающим требованиям систем нового поколения. Известно, что технологии использования УФ-излучения эксимерного лазера и фазовых масок не позволяют получать температурную стойкость ВБР выше 150…300°С и деформаций более 1%. При высоких температурах процесса или в среде с высоким радиационным фоном происходит деградация спектра записанных ВБР типа I. Для потребителя указанные выше ограничения лимитируют применение ВБР, изготовленных излучением эксимерного лазера с использованием фазовых масок. Эти ограничения относятся к основным процессам в металлургии, нефтехимии, атомной энергетике, энергетическом машиностроении, двигателестроении и др.

Существуют также ограничительные моменты при производстве ВБР эксимерным лазером с фазовыми масками. Потребитель о них часто не знает, но это является барьером для появления новых технических решений на базе ВБР, новых коллективов, производственных компаний и, соответственно, ограничивает проникновение волоконно-оптических технологий и преимуществ фотоники во многие сферы.

Применение ВБР и технологии записи

К специфическим барьерам/ограничениям при производстве ВБР эксимерным лазером можно отнести следующее:

  • 1) Формирование/запись чувствительных элементов в виде волоконных брэгговских решеток (FBG/ВБР) может производиться только в определенных оптических волокнах (фоточувствительных). Они, как правило, дополнительно легируются, существенно дороже в производстве по сравнению со стандартными коммуникационными оптическими волокнами, доступными сейчас на рынке. Запись ВБР эксимерным лазером в радиационно-стойких оптических волокнах не производится.
  • 2) Перед формированием ВБР в фоточувствительном оптическом волокне для улучшения качества формирования гетероструктур, рекомендуется проведение предварительной специальной процедуры — «наводораживание» (многочасовая выдержка волокна в водороде) при определенной температуре и давлении. Результатом такой спецпроцедуры становится значительное повышение фоточувствительности волокна и улучшение стабильности характеристик формируемого FBG/ВБР-сенсора. Это требует от производителя ВБР значительного временного запаса на подготовку волокон и наличие дополнительного (к основному комплекту оборудования для записи ВБР) бюджета/площадей и компетенций персонала на установку и эксплуатацию специального (неоптического) оборудования (климатическая камера, газовые баллоны с водородом, насосы, арматура и т.п.).
  • 3) Технология записи ВБР с применением фазовых масок ограничена также их конечным набором и расчетами, не является гибкой и оперативной к индивидуальному проекту, что важно при внедрении нового волоконно-оптического решения. Одна маска позволяет формировать определенный период ВБР (или диапазон записи спектра) и ограничивает возможные длины волн отраженного сигнала ВБР-сенсора. Соответственно, производителю требуется изготовление значительного количества фазовых масок или формирование только типовых сенсоров и работа в ограниченном спектральном диапазоне без учета особенностей и индивидуальных технических требований конструкции. Изготовителей фазовых масок в России и мире ограниченное количество, услуги по расчету, проектированию и изготовлению одной маски достаточно дороги и не быстры. Сама фазовая маска при циклических воздействиях УФ-лазера имеет конечный ресурс применений.
  • 4) Необходимость (до осуществления записи ВБР) удаления защитного покрытия оптического волокна, не прозрачного в УФ диапазоне спектра, и последующего восстановления этого покрытия после записи ВБР, значительно усложняет процесс производства ВБР. На операциях по снятию/восстановлению покрытия, сопровождаемых перемещением волокна на разные рабочие места, увеличивается риск механического повреждения оптического волокна. Оптическое волокно без защитного покрытия разрушается под воздействием влаги окружающей среды и абразивного действия твердых частиц. Проведение операции с защитным покрытием сопровождается риском последующей потери механической прочности ВБР-сенсоров, требует дополнительных инвестиций в оборудование, поддержания специальных режимов рабочего пространства (например, обеспечение соответствующей чистоты и влажности воздуха в разных точках производственного процесса).

Таким образом, наряду с требованиями по наличию персонала из разных специализаций, формируется комплекс организационно-технологических барьеров для внедрения и развития новых производственных линий формирования ВБР и сенсоров на их основе.

Анализ вышеперечисленных ограничений и проблем показывает, что для записи ВБР методом фазовых масок и организации производственного процесса на базе технологии с фазовыми масками требуется гораздо больше времени, комплекса знаний и финансовых средств, нежели указывают в рекламных проспектах и научных статьях специалисты компаний/центров развития волоконно-оптических технологий. Барьеры мешают появлению конкурентного рынка технологий измерения на базе ВБР не только в России, но и мире, приводят к усложнению организации новых производств ВБР, являются существенными для появления start-up компаний на рынке и ограничивают возможности потребителя применять волоконно-оптические технологии.

Существуют ли альтернативные технологии и методы записи ВБР, которые помогают преодолеть некоторые барьеры, обозначенные выше в настоящей статье? Да, они есть. Новые технологии формирования ВБР поточечной записью гетероструктур и комплексные предложения в области фотоники создаются и развиваются в России и мире, учитывая растущий спрос на расширение применений ВБР в системах мониторинга процессов нового поколения. Об этом — в следующей статье о поточечной технологии установки записи ВБР COFOT-MPL производства Глобальной инжиниринговой компании (г.Челябинск).

Проведена оптимизация логистики доставки грузов.

Проведена оптимизация логистики доставки грузов из стран Юго-Восточной Азии. Поэтому продукция приходит в Россию быстрее на 7-10 дней, а значит, для российских потребителей растет доступность предлагаемых нашей компанией сервиса, технологий и готовой продукции.

За 2018 год значительно улучшились скорость и условия поставок корпусных деталей из алюминиевых сплавов. Теперь для выполнения стандартного заказа российского потребителя достаточно 30…45 дней. Уникальные и гибкие условия работы нашей компании позволяют обеспечить оперативные потребности клиентов в наилучшие сроки с учетом правил бюджетного планирования.

Для оптимизации сроков к началу текущего года созданы складские запасы некоторых корпусных изделий и готовой продукции в Челябинске. Подробности узнавайте у менеджеров по тел. +7 (351)210-70-72, +7 (351) 210-11-71, info@globeng.ru.

Приглашаем к сотрудничеству!

Электрополирование

ЭлектрополировкаЭлектрохимическим полированием называется процесс отделки поверхности металлов, приводящий к уменьшению шероховатости и появлению зеркального блеска электрохимическим способом.

Для осуществления электрохимического полирования обрабатываемую деталь, являющуюся анодом (т.е. электродом, соединенным с положительным полюсом источника тока), надо поместить в ванну с электролитом. Вторым электродом служат катоды, изготовленные из меди. На схеме показано протекание процесса электрохимического полирования. Благодаря специально подбираемому составу электролита и создаваемым условиям (образование пленки 2 повышенного сопротивления) растворение осуществляется неравномерно. В первую очередь растворяются наиболее выступающие точки 3 (выступы), вследствие чего шероховатость уменьшается, а затем исчезает, и поверхность детали становится гладкой и блестящей. Избирательное растворение торчащих элементов протекает с одновременным получением блеска.

Удаление крупных выступов 3 называется макро-полированием, а растворение микроскопически малых неровностей 4 — микро-полированием. Если макро- и микро-полирование протекает одновременно, то поверхность приобретает гладкость и блеск. В ряде случаев эти качества могут быть несвязанными друг с другом, т.е. блеск может достигаться без сглаживания, а сглаживание — без блеска.