Если обуздать это явление, можно достичь нескольких полезных эффектов. В данной связи специалисты ПНИПУ создали соответствующую математическую модель.
Эксперимент осуществлён за счёт гранта отечественного научного фонда № 23-21-00169 согласно программе академического лидерства «Приоритет-2030». ВУЗ получил грант на сумму 100 млн. руб. в рамках «Приоритета-2030» в 2021 году. Этот проект государственной поддержки и комплексного совершенствования учебных заведений к 2030 году сформирует в стране около сотни университетов нового типа, которые призваны явиться ядром периферийного научно-технологического и социально-экономического обогащения.
Минобрнауки России включило в программу «Приоритет-2030» 106 институтов из 49 населённых пунктов, из них 60% – местного значения.
Сложно, но жизненно необходимо для отрасли
Оптоволокно – микронити из стеклопластика, составляющего основу световода. Прогрессивным способом разработки изделий из оптоволокна (датчиков, фильтров, рассеивателей, другого оптического оборудования) считается эффект оптического пробоя. Он даёт возможность конструировать сердечник под требуемые задачи, но надлежит знать, когда из плазмы образуется искра, какой величины и как влияют на неё независимые критерии. То есть необходимо представлять цикл искрового появления и развития.
Исходный этап оптического пробоя и динамические процессы, связанные с искрой, весьма сложные и скорые, поэтому для опытного исследования затруднительны. Так что числовое проектирование на базе математических моделей представляется актуальной, злободневной целью современной физической науки прикладного характера.
Завкафедрой общей физики Пермского Политеха, доцент Анатолий Перминов полагает, что дальнейшая разработка цифровой технологии даёт реальный шанс модернизировать операции по вытяжке волокна, улучшить показатели рабочего режима и определить устойчивые условия функционирования. Понимание данной проблемы облегчит создание продвинутых устройств следующего поколения, в первую очередь, датчиков.
Младший научный сотрудник кафедры общей физики Юрий Конин обращает внимание, что плавка волокна – неординарное физическое явление, которое делится на ряд последовательных ступеней. Первая – провокация в сердечнике оптического пробоя, вызванного разнообразными независимыми критериями. Это может быть сторонний нагрев, электроразряд, а также засорение. Вторая – рождение и распространение искры по сердечнику.
С целью устойчивого слежения за эффектом плавки плотность мощности лазерного излучения на обеих ступенях обязана быть достаточной для возникновения и поддержания желаемой температуры в искровой среде. Её величина должна совмещаться с диаметром сердечника.
Значение изобретения и дальнейшие планы по его применению
Чтобы понять природу пробоя оптоволокна, специалисты университета изобрели алгоритм Comsol Multiphysics, применяемый по методу итоговых компонентов, с помощью которых решаются всевозможные проблемы.
Принцип моделирования подсказал талантливым уральским политехникам, как в оптоволокне распределять и регулировать температурное поле, от которого зависит длина волны, вводимой в излучательное волокно. Также они квалифицированно оценили момент пробоя, минимальную мощность, которая требуется для образования экспериментальной искры, а также её линейные физические нано-размеры.
Заслуга сотрудников ПНИПУ в том, что они корректно с научной точки зрения смоделировали пробой. После этого стали известны предпосылки рождения плазменной искры. Это обстоятельство открывает путь к надёжным прогнозам последствий явления и построению уникальных оптоволоконных систем с датчиками и фильтрами для летательных аппаратов, космических кораблей, подводных лодок, медицинской аппаратуры.
