Влияние наноструктур в оптических волокнах на спекл-картины

При когерентном освещении случайно-неоднородных объектов формируются спекл-структуры. В оптическом волокне неоднородности неизбежно появляются в процессе его изготовления, а плотность стекла в действительности не является однородной. Как правило, чем ниже температура вытяжки оптического волокна, тем меньше флуктуации плотности материала. Так как в оптическом волокне существуют неоднородности нано размеров, что существенно меньше длины волны распространяющегося света, то на них будет наблюдаться рассеяние аналогично излучению диполя. Рассеяние света вызвано также присутствием в кварце микропримесей. На фото ниже приведены спекл-картины для неоднородностей в сердцевине оптического волокна (а) производства фирмы OFS и (б) производства фирмы Corning. Видно, что при больших размерах неоднородностей интенсивность спекл- картины больше.

Регистрируя и анализируя сигналы рассеяния на наноструктурах, теоретически и экспериментально было установлено, что наноструктуры в оптических волокнах с различным распределением показателя преломления оказывают влияние на спекл- картины [1]. При этом интенсивность рассеянного света на наноструктурах большего размера пропорционально увеличивается. Также была обнаружена обратно пропорциональная зависимость контрастности спекл-картины от длины волны и расстояния до деформационных полей от внешних воздействий.

Таким образом, регистрация и анализ спекл-картины на нано неоднородностях в оптических волокнах может найти широкое применение для диагностики и контроля распределенных объектов размером от десятков метров до 5 км, а также оптимизации параметров оптических волокон. Ранее считалось, что причиной увеличения оптических потерь в одномодовых световодах является нелинейный рост коэффициента рэлеевского рассеяния (КРР) при увеличении размеров неоднородностей сердцевины. Для измерения КРР нами использовался метод обратного рассеяния, который позволил прямым методом определить зависимости КРР в одномодовых световодах от величины нанонеоднородностей  в оптическом волокне.