Методика поля брэгга: Голодание по системе Брэгга: реально ли это все?

16.12.1978 alexxlab 0 Comment

Содержание

Голодание по системе Брэгга: реально ли это все?

Прежде чем начать заниматься собой по системе Брегга, необходимо все-таки взвесить все «за» и «против».

«Скажи мне, что ты ешь, и я скажу, кто ты», – говорят последователи о голодание по системе Брэгга. Они уверены: с ее помощью можно не только сбросить лишний вес, но восстановить здоровье и даже продлить жизнь. И это мнение не лишено аргументов. Например, сам автор диеты Поль Брегг умер в 95 лет, причем не от дряхлости, а во время занятий серфингом. При вскрытии врачи были в шоке: внутренние органы диетолога по состоянию соответствовали более молодому возрасту.

Читайте также: Полезна ли диета по группе крови?

Вначале однодневная «голодовка»

Американский диетолог Поль Брегг в 60‑е годы стал настоящим гуру не только на родине, но и за ее пределами. А все благодаря разработке собственной системы здорового питания: его книга «Чудо голодания» сразу после выхода стала практически бестселлером.

Брегг считал, что для полного оздоровления организма периодически нужно практиковать голодание. Новичкам он советовал полностью воздерживаться от пищи сутки в неделю. Как только организм привыкнет к таким лишениям, можно переходить на недельное голодание раз в три месяца. И самым продвинутым «голодовщикам» нужно отказываться от еды 21 день подряд.

Во время такой очистки можно только пить воду, зато в любом количестве. Как уверял сам автор этой системы питания, организм самостоятельно выводит продукты обмена, активно сжигая накопленные жировые запасы. Чувство голода при этом снижается само: организм просто отвыкает от пищи. Выходить из фазы голодания тоже нужно с умом.

Чтобы кишечник в это время нормально работал, чрезвычайно потреблять продукты, которые помогут ему в этом. После голодания следует съесть овощной салат с растительным маслом. В следующие пару дней следует водить в меню вареные или тушеные овощи, и лишь затем – рыбу и мясо.

Преимущество сырым овощам

Но простого отказа от еды мало, считал Брегг. Для устойчивого результата следует рационально питаться в течение всей жизни. Согласно такой «диете», около половины рациона должны состоять из фруктов и овощей – большей частью сырых, но уместны также печеные и тушеные.

Примерно четверть рациона отведено под натуральные углеводы, содержащиеся в соках, сухофруктах и меду, а также коричневый рис, ржаной хлеб и бобовые. Животные жиры стоит заменить растительными маслами — подсолнечным, оливковым, соевым.

И лишь 20% рациона остается для белков животного и растительного происхождения. Помимо мяса, рыбы, яиц и сыров в этот перечень Поль Брегг включил орехи, семечки и пивные дрожжи. Из напитков в числе дозволенных – только вода и соки-фреш.

Под категорический запрет попали жареная, соленая еда, копчености и консервация, алкоголь и газировка. Также в этом списке – «мертвые» по мнению Брегга продукты: курица, белый рис, сахар, томатный соус, горчица, хлеб и выпечка из белой муки, а также картофель в любом виде – даже отваренный в мундире, на который современные диетологи обычно советуют сменить жареную картошку при переходе на здоровое питание.

Диетолог: диета полезна, тотальное голодание — нет

По поводу эффективности принципов питания Брегга споры среди экспертов не утихают до сих пор. И до сих пор медики не пришли к единому мнению по этому поводу. Остается открытым и вопрос безопасности такого голодания: современные медики часто ставят ее под вопрос. Сам по себе отказ от плотной пищи на несколько дней не лишен здравого смысла – в это время может даже усилиться активность мозга (кровоток будет больше питать не кишечник, а мозг, насыщая его кислородом).

Что же касается системы питания, то в целом ее можно назвать сбалансированной, говорят диетологи. По крайней мере, отказ от алкоголя и жирной пищи уж точно не будет во вред. По словам специалистов, режим не подойдет подросткам, чей молодой растущий организм настоятельно требует пищи, а также тем, кто подвержен большим физическим нагрузкам.

На таком рационе им явно не будет хватать белков. Какого мужчину-работягу заставишь перейти на «кроличью» пищу? С работниками интеллектуального труда проще – диета «по Бреггу» не исключает приема углеводов, а мед с лихвой обеспечит глюкозой ваш мозг.

Но нужно учитывать и общее состояние организма: тотальное голодание может стать для него серьезным испытанием. Последователи уверяют, что голодание позволяет сбросить до 20% массы тела. Но если вы и без того хрупкая «дюймовочка», вряд ли вам в принципе нужно что-то сбрасывать.

А вот продержитесь ли вы неделю на одной водичке исключительно в целях очищения организма? То-то же. Так что, прежде чем решиться на такой радикальный метод, хорошенько рассчитайте свои возможности.

это очищение организма от зашлакованности.

ГОЛОДАНИЕ по Брэггу — ПУТЬ К ДОЛГОЛЕТИЮ и ХОРОШЕМУ НАСТРОЕНИЮ.

Для Поля Брэгга голодание стало не просто образом жизни, но и своего рода философией. Он проникся к этой философии всей душой и телом, излечил себя и стал помогать другим, вернуть своё здоровье и закрепить такой образ жизни на долгие годы.

Прежде чем приступить к голоданию, человек должен решить для себя, зачем он это хочет сделать и быть готовым к трудностям, во время постижения этого метода. Путь будет тернист, а вот результат который будет достигнут принесёт вам неимоверное удовлетворение – это того стоит.

Давайте рассмотрим причины, из-за которых вы должны приступить к исправлению своих жизненных привычек.

1. Голодание поможет вам самостоятельно омолодить своё тело, душу и ум. Избавится от страха дряхлеющего тела, и избежать немощности. Еженедельное голодание по 24 часа поможет выводить токсины и шлаки, которые скапливаются в суставах и мышцах.

2. Голодание поможет выводить из вашего организма отбросы, которые попадают через загрязнённый воздух, выбрасываемые через трубы заводов и фабрик. А сколько автомобилей заполонили наши города и сколько газов они выбрасывают в атмосферу.

Вода тоже заражена и для её очистки используют хлорку – неорганическое вещество. Наш организм может усваивать только органические вещества (растительного или животного происхождения).

Сельскохозяйственные продукты обрабатываются пестицидами и хлористыми углеводородами.

Фрукты покрывают парафином, для более долгой сохранности, поэтому, когда вы съедаете такой плод, то воск оседает в организме и не может самостоятельно вывестись наружу.

Пищевые добавки, которыми сдабриваются все блюда, тоже вредны, так как они состоят из синтетических химических ингредиентов.

3. Голодание сможет изменить отношение к пище, которая не сдобрена солью. Тема, которая касается потребления соли очень объемна и вызывает много споров и осуждений, но Поль Брэгг на этот счёт имеет четкую позицию – соль вредна, а её потребление нужно свести нанет.

Давайте разберем вопрос, чем соль опасна?

а) Соль – это неорганическое кристаллическое вещество, которое не усваивается и не переваривается пищеварительной системой.

б) Соль не имеет питательных веществ, не содержит витаминов, которые были бы необходимы организму

. Напротив её потребление приводит к плачевному состоянию: почек, желчного и мочевого пузыря, сердца, артерий и кровеносных сосудов.

в) Соль способствует вымыванию кальция из организма и раздражает слизистую желудка.

Если соль так опасна, так почему же её продолжают употреблять? Ответ банально прост – это привычка.

Вообще, ёще раньше, до появления поваренной соли, животный мир потреблял растворимые соли натрия, но по истечении времени эта соль вымывалась дождями и её запасы стали настолько скудны, что всем стало её не хватать. В итоге человек решил ликвидировать дефицит натрия, путем замены его неорганическим хлоридом натрия, или поваренной солью.

Необходимая норма потребления солей натрия для человека составляет от 0,5г до 1г в день. Эта норма может быть восполнена за счёт: свеклы, сельдерея, моркови, картофеля, репы, морской капусты и других продуктов натурального происхождения.

Для того чтобы вывести всю ненужную соль достаточно поголодать четыре дня употребляя только дистиллированную воду. После того, как соль выведется из организма, вы почувствуете насколько легко стали работать ваши почки, кожа подтянется, исчезнут морщины, а мышцы приобретут нужный тонус. Вы приобретете стройное и подтянутое тело.

Голодание не является лекарством от болезни, оно лишь помогает очистить организм и восстановить жизненные силы. Многие люди не анализируют возникновение тех или иных заболеваний, они ссылаются на плохую погоду, из-за которой они простудились и заболели, но все выглядит на много прозаичней, во всём виноват человек и его неправильный образ жизни. Изначально, когда цивилизация была, не настолько развита, люди питались более естественными продуктами, пили чистую воду, дышали свежим воздухом и вели размеренный образ жизни, что и позволяло им жить долго и обладать отменным здоровьем.

Из всего выше изложенного можно сделать заключение о том, что питаться нужно пищей приближенной к натуральной, нужно стремиться избегать химически обработанных продуктов. Покупая еду, внимательно читайте содержимое этикеток на предмет всякого рода консервантов.

24-36 часовое голодание поможет избавиться от всякой химии и ядов.

Во время голодания, жизненная энергия, выполняет работу по очищению организма.

Когда вы прекращаете есть, то ваш организм запускает процессы: самоочищения, самолечения и самовосстановление.

Попробуйте поголодать несколько раз, и вы заметите разительные перемены в вашем самочувствии.

НАУКА ГОЛОДАНИЯ.

Полю Брэггу и его ученикам, которые голодали сознательно и настойчиво, удалось достичь интеллектуального и духовного совершенства. Следуя разработанной программе голодания, они приобрели внутреннюю гармонию разума, стали более спокойными и безмятежными, стали жить в ладу с миром.

Когда человек пройдёт первое трёхдневное голодание, у него обострится реакция в приёме решений, начнёт рассуждать более логично, с его разума спадёт пелена. Пройдёт беспокойство, необоснованная боязнь, он будет легко преодолевать трудности, которые встанут перед ним. Мозг станет похож на губку, которая с лёгкостью будет впитывать новые факты и знания.

Многие библейские патриархи голодали по 40 дней: Моисей, Давид и Христос, это они делали обычно перед принятием какого либо решения или нового дела. В этом случае их разум достигал наибольшего просветления и решения приходили сами собой.

Некоторый дискомфорт вы ощутите впервые дни голодания, но это ничего страшного, так как это будут выходить токсины накопленные годами. Почувствовав дискомфорт, ни в коем случае не прерывайте процесс, а дайте себе установку: «Это ненадолго. Как только выйдут все токсины, станет легче».

Зато, какие перемены вы ощутите! Глаза станут ярче воспринимать цвета. Вкусовые рецепторы поменяются, все фрукты и овощи приобретут иной вкус. В теле будет ощущаться неиссякаемый заряд бодрости, а сон станет крепким и безмятежным.

После голодания объём потребляемой пищи уменьшится, вы будите чувствовать себя лучше, выглядеть будете свежее и моложавее.

ПРОЦЕСС ГОЛОДАНИЯ.

Для того чтобы достичь совершенства: тела, разума и духа, вы должны быть тверды в намерениях процесса голодания.

— Запланируйте программу голодания и твердо следуйте её выполнению.

— Во время голодания не говорите никому, чем вы в данный момент заняты, так как многие люди невежественны, в этих вопросах, и просто обсмеют вас.

— Вашим телом должен управлять разум. Придерживайтесь девиза: «Пища должна быть заработана физической активностью». Действительно многие просыпаются, по утрам, и приступают к завтраку, но наше тело всю ночь отдыхало, поэтому съеденная пища не усвоится организмом, а отложится на боках, в виде жира.

Проведённый эксперимент над студентами колледжа показал следующее. Те студенты, которые ночью хорошо выспались и завтракали спустя два часа после пробуждения, воспринимали информацию на 60% лучше тех, кто плохо спал и завтракал сразу после сна.

Вот примерный распорядок дня Брэгга.

Он вставал рано утром, совершал часовую пробежку, ездил на велосипеде или плавал в море. Затем возвращался домой и выполнял творческую работу (составлял план лекций, писал книгу). Около 11 часов съедал немного фруктов. В 12 часов обедал. Обед начинался со свежего салата (из капусты и моркови).

Он заработал еду физическими нагрузками, и теперь пищеварительный тракт выделил достаточно сока для переваривания пищи, которая преобразуется в энергию.

Между приёмами пищи не нужно делать перекусов, так как это стимулирует выделение сока, которому нечего будет переваривать. Исключение в перекусах может составить: яблоко, дыня или несколько ломтиков свежего ананаса.

СКОЛЬКО НАДО ГОЛОДАТЬ.

Голодание ни в коем случае не нужно начинать сразу с десяти дней, если вы, конечно, не находитесь под наблюдением квалифицированных специалистов, которые смогу в любой момент прервать голодание и посадить вас на нужную диету. Опасность длительного голодания заключается в том, что токсины могут выходить очень быстро, что может привести к клиническому случаю.

Одной из причин, по которой человек самостоятельно не может голодать длительное время является сильная зашлакованность организма, как токсинами, так и остатками лекарств, которые прочно засели в организме и без специальных мер не смогут быть удалены.

При 24-36 часовом голодании организм неплохо очищается. А за несколько месяцев, при 24-36 часовом голодании, можно подготовить организм к трех, четырех дневным голоданиям. После четырёх месяцев постоянного голодания (24-36 часовом и четырёх дневном) можно перейти на семидневное голодание. А через несколько месяцев, после семидневного голодания можно приступить к десятидневному.

К более длительному голоданию (пятнадцатидневному) нужно приступать только после того как вы пройдёте шесть десятидневных курсов с трёх месячным интервалом. Если ваш дух слаб, и вы не можете самостоятельно голодать, то обратитесь к специалистам, они вам помогут, но не забывайте, что ваше здоровье в ваших руках (настойчивость, упорство и вера в конечную цель).

Позвольте подчеркнуть, что голодание – это наука, и ждать чудес от неё не стоит.

Для того чтобы укрепиться в вере в голодание, нужно приучать свой организм к 24-часовому голоданию, чем больше опыт тем сильнее вера.

КАК ПРОВОДИТЬ 24-ЧАСОВАЕ ГОЛОДАНИЕ.

24-часовое голодание проводится от ужина одного дня до ужина другого дня, т.е. последний прием пищи должен быть на ужин. В течение следующего дня ничего есть нельзя, а пьёте только дистиллированную воду, исключение может составить 1/3 ч.ложка меда или лимонного сока на стакан воды. Мёд или сок добавляется для лучшего отхождения слизи. Во время голодания большая нагрузка ложится на почки, они как фильтр прогоняют через себя все шлаки и токсичные вещества, поэтому так важно, в этот период пить много дистиллированной воды.

Для большей убедительности, насколько ваш организм отравлен, соберите мочу, сразу после голодания, и поставьте в прохладное место на несколько недель. По истечении времени, загляните в банку, и вы увидите яды в виде слизи и кристаллов, которые приходится выводить почкам.

Во время голодания ваше самочувствие будет не очень хорошим, т.к. в вашем организме присутствуют токсины, но как только жизненные силы смогут вымыть их из вас сразу — станет легче. При многократном голодании ваш организм сможет избавиться от застарелых остатков лекарств.

Не смотря на маленький период очищения, вы всё равно избавляетесь от токсинов и приобретаете не стареющее тело. Во время голодания вас будет посещать жалость и отрицательные эмоции, но не поддавайтесь на провокации и постоянно твердите себе:

— В этот день моё тело вручено в руки природы. Все мои помыслы и стремления обращены к высшим силам, для внутреннего очищения и обновления.

— Каждое мгновение из моего тела удаляются яды. Каждый час, моего голодания, подвигает меня к счастливому настроению.

— Мой организм очищает себя сам.

— Во время голодания только я подвластен, контролировать своё состояние. Ничто не сможет меня заставить прервать голодание, ни какое ложное ощущение голода. Я верю, в силы природы и они мне помогут успешно завершить голодание.

ВЫХОД ИЗ СУТОЧНОГО ГОЛОДАНИЯ.

Первой пищей, которую вы должны принять, будет салат из свежих овощей, основу которого будет составлять капуста и морковь. Сдобрить этот салат можно лимонным или апельсиновым соком.

Такой салат будет действовать подобно венику, который задаст работу мышцам желудочно-кишечного тракта. За салатом может следовать блюдо из варёных овощей.

Категорически запрещено прерывать голодание: мясом, молоком, сыром, маслом, рыбой, орехами и семечками.

Второй приём пищи, может состоять из мясных или рыбных блюд.

НЕМНОГО ИНФОРМАЦИИ О ТРЁХДНЕВНОМ, СЕМИДНЕВНОМ И ДЕСЯТИДНЕВНОМ ГОЛОДАНИИ.

Продолжительное голодание должно проводиться в идеальных условиях, т.е. чтобы вы смогли в любое время прилечь, т.к. вам может стать очень плохо из-за выходящих токсинов. Отдых не должен сопровождаться: просмотром телевизора, чтения книг и общения с кем — либо, вы должны просто расслабиться и спокойно лежать, тока не станет легче.

Ещё раз повторю, не рассказывайте ни кому о том, чем вы занимаетесь, т.к. чужие отрицательные эмоции могут нарушить ваш позитивный настрой и мысли о чуде.

Постельный режим, в этот период, очень важен, но если вам захотелось принять солнечные ванны или прогуляться, то не отказывайте себе в этом, только помните, длительные физические нагрузки утомят нервную систему. Чем больше голодающий спит, тем лучше проходит процесс вымывания ядов. Во время отдыха человек должен абстрагироваться от всех проблем, не думать о делах, а просто спать.

Когда человек приступает к методике голодания, то нельзя резко менять его привычки, переход должен быть плавным. Например, если человек привык съедать в день блюда из мяса 3 раза, то при плавном переходе, ему дают мясо один раз в день. Если он увлекался белым хлебом, то хлеб заменили тостами. В рацион питания постепенно добавляются свежие фрукты и овощи.

ВЫХОД ИЗ СЕМИДНЕВНОГО ГОЛОДАНИЯ.

— на седьмой день голодания, примерно в пять часов вечера, нужно снять с пяти помидоров кожицу, опустить в кипящую воду и сразу снимите с огня, через 20 минут выньте и съешьте, когда появится аппетит.

— на утро восьмого дня приготовьте салат из свежей капусты и натёртой моркови, сдобренный соком с половины апельсина. После этого блюда позволительна тушёная зелень с одним кусочкам тоста из цельной пшеницы. В обед за салатом (из капусты и моркови) может последовать блюдо из вареных овощей (тыквы, капусты, моркови, зелёного горошка). Не забывайте пить дистиллированную воду.

— на утро девятого дня можно съесть любой свежий фрукт (банан, апельсин, грейпфрут или яблоко), к фруктам можно добавить 1 ст.ложку мёда. На обед съешьте салат из тёртой моркови и капусты, овощноё горячее блюдо и один тостик. Ужин – два овощных блюда.

— на десятый день можно питаться в обычном режиме.

ВЫХОД И ДЕСЯТИДНЕВНОГО ГОЛОДАНИЯ.

Всё то — же самое, как для выхода из семидневного голодания, только начинаем с десятого дня.

Ваш желудок за длительное время, без пищи, уменьшился и не стоит его растягивать без надобности, т.е. не употребляйте пищи больше, чем вам хочется. После того как закончится детоксикация, ваш организм перейдёт на программу насыщения и только в это время вы почувствуете прилив энергии.

Публикации по этой статье будет периодически дополняться. Заходите на сайт, и вы узнаете ещё немало интересной информации по этой теме. Будем рады вас видеть!

Как сохранить здоровье позвоночника – версия Поля Брэгга. Клиника Бобыря

4716

Голодание для похудения, лечения и очищения организма сегодня проводят многие люди, заботящиеся о своем здоровье. При этом наиболее часто применяемым способом его проведения становится методика Поля Брэгга.

Эта методика помогает правильно подготовиться и осуществить выход из голодовки, а также содержит множество рекомендаций по облегчению самого процесса. Голодание по Брэггу является отличным способом улучшить общее состояние организма без негативных последствий.

Общие сведения о методике

Книга поля Брэгга
Поль Брэгг – дипломированный врач, который посвятил свою жизнь исследованиям и практикам в области альтернативной медицины. Одним из наиболее важных и популярных его трудов стала разработка методики проведения оздоровительного голодания. Книга Поля Брэгга “Чудо голодания” разошлась по всему миру миллионными тиражами, также сохранилось огромное количество его публикаций на тему пользы временного воздержания от приема пищи.

Огромное значение Поль Брэгг придавал голоданию как необходимой мере для ведения здорового образа жизни и правильного питания. Сам врач нередко прибегал к сыроедению и вегетарианству, поэтому на практике проверял все свои теоретические выкладки.

По его книге сегодня проводят курсы голодания многие, в том числе в специальных клиниках и санаториях. Сам доктор дожил до 95 лет и вел активный образ жизни, тем самым доказав эффективность своей методики на личном примере.

Особенность методики Брэгга

Основу методики Поля Брэгга составляет не только само голодание как таковое, но и особая схема питания, позволяющая продлить жизнь, избавляться от болезней и проводить профилактику против них. Согласно его теории, рацион каждого человека должен состоять из свежих овощей и фруктов примерно на 60 процентов, на продукты животного происхождения, крупы и бобы должно приходиться по 20 процентов. Кроме того, он рекомендует полностью отказаться от рафинированного белого сахара и химических компонентов в пище, а также ограничить употребление соли.

Других особенных ограничений и запретов методика не предполагает. Мясоедам разрешается употреблять мясо, однако важно, чтобы количество таких трапез в неделю не превышало трех-четырех. Яйца в количестве двух-трех в неделю также допустимы в рационе. Пожилым людям рекомендуется уменьшить потребление жирных молочных и кисломолочных продуктов.

Голодание по Полю Брэггу, согласно его же методике, следует проводить следующим образом:

По одному дню каждую неделю;
По одной неделе каждые три месяца;
Не менее трех-четырех недель ежегодно.

Отказ от приема пищи должен сопровождаться обильным потреблением чистой воды. Таким образом, организм избавляется от застарелых ядов и токсинов, шлаков. Голодание также обновляет ткани суставов и костей, улучшает работу сердца и пищеварительной системы, органов дыхания и нервной системы.

Варианты проведения голодания по Брэггу

Голодание по Брегу проводится в трех основных вариантах: однодневное, на 10 суток и на 21 день. Самый простой вариант – профилактический, два других же помогают устранять токсины и шлаки из организма, а также заболевания различной этиологии.

Обязательно читайте: Что такое подкожный жир и как его убрать?

Однодневное голодание

Еженедельный отказ от приема пищи на 24-36 часов является отличной мерой для профилактики ожирения, продления молодости и сохранения здоровья и красоты. С помощью однодневного голодания, во время которого разрешается пить исключительно дистиллированную воду, организм быстро избавляется от зашлакованности, а его ткани быстрее регенерируют.

На один день голодания специальная подготовка также требует всего одного дня, во время проведения которого потребуется полностью отказаться от твердой пищи. Меню дня входа должно состоять только из протертых овощей и фруктов. Поль Брэгг категорически против различных слабительных средств и клизм, поэтому применять их не следует.

Во время голодания, помимо чистой воды, в качестве исключения при сильном недомогании разрешается выпить стакан воды с добавлением ложечки меда или лимонного сока. Мед должен быть обязательно натуральным, поскольку продукт с добавлением сахара может лишь навредить всему процессу.

Первое время практикующему может показаться сложным полный отказ от пищи на 24 часа. Это связано с зашлакованностью организма, которая устраняется постепенно. Именно она вызывает головокружения, боли и тошноту. Однако по мере применения метода все неприятные симптомы будут постепенно уменьшаться и со временем пройдут полностью.

Примечание: Поль Брэгг рекомендовал отказаться от клизм и слабительных средств, поскольку сам практиковал сыроедение. Благодаря ему организм очищался от застарелых каловых масс сам при помощи растительной клетчатки. Поэтому потреблять растительную пищу во время входа в голодания обязательно.

Голодание 10 дней

Данный метод голодания по Брэггу для похудения и очищения организма следует практиковать только после моральной и физической подготовки с помощью более коротких периодов голодовок. Такой период следует проводить только в максимальном комфорте. Желательно, чтобы он выпадал на праздничные дни или отпуск.

Вход в долгосрочное голодание проводится аналогично. Однако в данном случае потребуется не меньше десяти суток для нормальной подготовки. Использование клизм и других очистительных средств не требуется.

Во время голодания потребуется употреблять дистиллированную воду в количестве не менее двух литров в сутки. Также для комфортного проведения необходимо:

Ежедневные прогулки на свежем воздухе;
Отказ от физической и умственной работы;
Отказ от телевизора, музыки и иных развлечений;
Длительный сон и отдых.

При возникновении первых признаков недомогания следует ложиться спать или просто соблюдать постельный режим. Рекомендовано отслеживание общего состояния и самочувствия у врача на протяжении всего курса. При возникновении затяжных негативных явлений необходимо плавно выйти из голодовки и обратиться к врачу, если после этого симптоматика не исчезнет.

21-дневное голодание

Более длительная голодовка по Брегу должна проводиться только под тщательным контролем. Поль Брэгг в своих статьях и книге вообще не рекомендует использовать длительные периоды. Наилучшим вариантом он считает кратковременные голодовки с перерывами на обычное питание. Однако если же провести 21-дневный голод все же необходимо, следует быть готовым к длительному трехнедельному входу на растительной диете, где большая часть блюд будет составлять необработанная пища.

Обязательно читайте: Популярные рецепты из отрубей для эффективного похудения

Обычно столь длительный период оказывается необходим при выраженном ожирении, а также наличии серьезных заболеваний организма. Однако если постоянно следовать методике Поля Брэгга, таких экстремальных практик не потребуется.

Сколько раз в год можно голодать

Поль Брэгг рекомендует проводить однодневные голодания не реже 1 раза в неделю. Длительные отказ от пищи – 4 раза в году, если предполагается десятидневный отказ от пищи и 1 раз в год при 35-дневном.

Получается, что общее количество дней рассматриваемой системы оздоровления составит 52 и этого будет достаточно для получения нужного результата – очищения организма и похудения.

Инструкция по применению

Как и другие методики, курс голодания по Брэггу имеет собственную инструкцию, предполагающую специальную подготовку и выход из голодовки.

Вход

Употребление жидкости при входе в голодание

Наиболее важным фактором в приготовлении к голоданию является настрой на результат и готовность к действию. Как указано выше, за день до начала голодания необходимо отказаться от твердой пищи, а также потреблять больше жидкости для ускорения процессов выведения токсинов. Последний прием пищи лучше всего перенести на более ранее время (18-19 часов). Таким образом организм лучше подготовится к последующему стрессу.

Голодание

Голодание может быть только водным. Поль Брэгг считал, что сухие голодовки не только вредны, но и опасны, поэтому рекомендовал только классический влажный метод. Для тех, кто впервые готовится провести курс, рекомендуется изучить следующие правила голодания по Брегу для начинающих:

Проводить курс следует только под наблюдением специалистов или людей, постоянно практикующих методику.
Возможность для отдыха должна быть обеспечена всегда. В первую очередь важно, чтобы практикующий не подвергался никаким стрессам и был освобожден от физической работы. Постельный режим также необходим, если он почувствует недомогание.
Лучше всего отказаться от шумных компаний, поскольку они могут вызвать лишний стресс для практикующего. Если эта мера невозможна, рекомендуется уведомить о предстоящем мероприятии окружение.
Физическую энергию следует расходовать как можно более экономно.

Крепкий сон поможет избавляться от недомогания и сохранит позитивный настрой. В случае проявления болезненной симптоматики рекомендуется перейти на этап выхода из голодания досрочно.

Выход из голодания

Выход из голодания по Брегу предполагает особую схему, содержащую следующие пункты:

В последний день голодовки, на ужин в 17 часов необходимо подготовить пять помидоров, предварительно очистив их от кожицы. Съесть их потребуется медленно, тщательно пережевывая пищу.
На следующий день потребуется приготовить овощной салат из моркови и капусты без добавления масла, соли и приправ. Его можно заправить небольшим количеством апельсинового сока. Для первого приема пищи достаточно небольшой чашки такого салата. Позднее разрешается съесть пару ломтиков хлеба из цельного зерна. Следующая трапеза будет состоять из очередной порции салата, а также небольшой чашки порезанного сельдерея и паровых овощей.
Утро последующего дня полезно начать с пары ложек пророщенного зерна. Также разрешается съесть любой несладкий фрукт. На обед рекомендуется приготовить тот же капустно-морковный салат и добавить к нему порцию паровых овощей (либо рагу без добавления масла) и два ломтика хлеба из цельного зерна. На ужин также потребуется приготовить овощное горячее (рагу, овощной суп, овощи-гриль), а также чашку томатного салата с зеленью без масла.

Обязательно читайте: Как провести клубничный разгрузочный день с пользой?

На этом основной этап выхода из голодания по методике завершается и практикующему разрешается перейти на привычное питание. Однако закрепить результат (вопрос касается эффекта оздоровления и снижения веса) поможет режим приема пищи, исключающий вредные продукты:

Именно в этом случае особенно актуальной становится схема приема пищи 60:20:20. Однако по возможности лучше всего полностью перейти на на вегетарианскую кухню. Количество соли в рационе рекомендуется минимизировать, насколько это возможно.

Поль Брэгг советует полностью отказаться от этой практически бесполезной добавки в пользу ароматных натуральных приправ и свежей зелени. Если в дальнейшем придерживаться этого режима питания, длительной голодовки более 10-ти дней не потребуется.

Противопоказания и ограничения

Как и другие популярные методики лечебного голодания на воде, курс Поля Брэгга имеет ограничения в применении. Среди них:

Туберкулез в активной форме;
Любые онкологические заболевания;
Цирроз и гепатит;
Эндокринные заболевания, сахарный диабет;
Нарушение работы щитовидной железы;
Болезни нервной системы;
Острые инфекционные патологии;
Нарушения психики;
Анорексия, индекс массы тела ниже нормального;
Острые патологии, требующие оперативного вмешательства.

Проведение лечебного голодания должно быть разрешено лечащим врачом. Рекомендуется предварительно пройти полное медицинское обследование внутренних органов с определением уровня гормонов, гемоглобина и витаминов.

Полезное видео

О пользе голодания для организма смотрите в этом видео:

Преимущества и отличия методики Поля Брэгга от других методов голодания

О методике Поля Брэгга

Большинство методик лечебного голодания и курсов снижения веса не предполагает введения специального режима питания. Однако метод Поля Брэгга включает обязательный переход к новой системе, основанной на рекомендованной доктором схеме 60:20:20. Это позволяет отказаться от излишне частых и длительных голодовок, а также:

Стабилизирует массу тела и предотвращает набор лишних килограммов;
Позволяет получать достаточное количество углеводов, белков и жиров;
Корректирует пищевое поведение;
Помогает сохранять в норме уровень витаминов;
Способствует выработке достаточного количества энергии для умственных и физических нагрузок;
Становится важной профилактической мерой против большинства заболеваний;
Продлевает жизнь и молодость;
Улучшает самочувствие и эмоциональный настрой.

Смена режима питания не единственное отличие метода голодания по Брэггу. Подготовка к воздержанию от приема пищи в данном случае оказывается максимальной упрощенной и не требует длительной голодной диеты. Кроме того, долгое время придерживаясь системы питания доктора, оказывается намного проще войти в период голодания.

Дистиллированная вода, которую рекомендует Брэгг на голоде, не может негативно повлиять на самочувствие и результат курса. Это является еще одним важным преимуществом его методики перед другими.

Глава 5

ГЛАВНАЯ ОШИБКА ПОЛЯ БРЭГГА -ГОЛОДАНИЕ!

Новое направление наших исследований мы посвящаем известному американскому специалисту по продлению жизни, физиотерапевту Полю С. Брэггу и его всемирно популярной книге «Чудо голодания» (тридцать второе издание только в США в 1983 году!).

Переводчик этой книги на русский язык так представляет Поля С. Брэгга читателям: «В 90-летнем возрасте он был силен, подвижен, гибок и вынослив, как юноша. Он ежедневно совершал трёх-пятикилометровые пробежки, много плавал, ходил в горы, играл в теннис, танцевал, совершал длительные пешеходные походы, занимался гантелями и гирями, увлекался серфингом — катанием на специальной доске в волнах океанского прибоя. Его рабочий день продолжался 12 часов, он не знал болезней и усталости, всегда был полон оптимизма, бодрости и желания помочь людям».

«Всю жизнь Поль Брэгг призывал людей совершенствовать свои физические возможности и разъяснял способы укрепления здоровья.

Поль Брэгг умер в декабре 1976 года в возрасте 95 лет. Но умер он отнюдь не от старости. Смерть этого человека — трагический несчастный случай: во время катания на доске у побережья Флориды его накрыла гигантская волна».

«…Лучшей иллюстрацией лекций, статей и книг Брэгга служил он сам, его собственный опыт, его образ жизни».

Своё феноменальное здоровье, восстановленное после тяжелого заболевания (туберкулёз в 16-летнем возрасте) и затем поддерживаемое им самим, Поль Брэгг объясняет применением рационального голодания: «На мой взгляд, величайшим открытием современного человека является обретение способности омолаживать самого себя физически, умственно и духовно с помощью рационального голодания».

Десятки лет Поль Брэгг буквально завораживал многие миллионы читателей в США и во всём мире глубоко ошибочной идеей голодания. Ошибка Брэгга оказалась очень сложной. В такой степени сложной, что её в течение многих лет не обнаружили другие специалисты. Наберёмся мудрости и будем спокойно и доказательно вести разговор о главной ошибке Поля Брэгга — голодании.

Читателю необходимо быть очень внимательным, чтобы понять скрытый характер этой ошибки, чтобы понять, каким образом при этом сам Брэгг оказался примером человеческого здоровья.

Убеждая читателя в необходимости голодания, Поль Брэгг выстраивает цепь доказательств, в которой всего лишь одно неправильное звено, а все остальные звенья правильные. В целом доказательства убеждают людей, в них верил и сам Брэгг.

Цепь рассуждений Брэгга такова: в организм извне попадают яды (это верно), в организме микробы, некоторые виды животной и растительной пищи образуют токсины (и это верно), организм сам вырабатывает ядовитые вещества, в результате чего можно говорить о некотором самоотравлении организма, аутоинтоксикации (и это тоже верно). Яды, токсины, аутоинтоксикация приводят к закислению крови (ацидозу). И это тоже, в определенной степени, правда. И в качестве единственного способа избавления от ацидоза крови Поль Брэгг называет голодание. А вот это неверно!

И совсем не голоданием сам Брэгг побеждает этот злополучный ацидоз, хотя сотни раз в своей книге «Чудо голодания» повторяет одно и то же заклинание: голодание, голодание и ещё раз голодание!

«Еженедельное 24-часовое полное голодание, что составляет 52 дня в году, и по крайней мере три семи-десятидневных голодания помогут избавить от токсинов и шлаков суставы и мышцы».

По Брэггу, яды образуются в организме в процессе усвоения пищи, многие яды попадают в организм, в первую очередь, из воздуха («самая большая грязь — в небе»). «Загрязнение воздуха — это реальная угроза нашему здоровью и жизни».

«Не только воздух отравляет наш организм ядами, но и вода так загрязнена, что необходимы специальные химические методы, чтобы сделать ее пригодной для питья».

Многие яды попадают в организм с продуктами питания (ядохимикаты удобрений, пестициды, яды, оседающие на растительных продуктах из воздуха, ядовитые пищевые добавки). «Яды не разрушаются при приготовлении пищи, они и после варки остаются ядами».

Брэгг решительно борется со всеми этими ядами, попадающими в наш организм. Он поселился в зоне самого чистого воздуха, перешёл на дистиллированную воду, чем избавился от ядов воды. Брэгг употреблял в пищу только совершенно чистые продукты, в основном из своих теплиц и выращенные в зоне чистого воздуха и чистой воды. Шесть дней в неделю Брэгг мощно укреплял свой организм, живя фактически «под чистейшим колпаком», на что не могут рассчитывать многие миллионы людей. И один день в неделю Брэгг портил свое здоровье голоданием (это мы докажем через некоторое время), но не замечал этого, т. к. перед этим получал сильнейший заряд здоровья за шесть дней жизни без ядов и без голодания. Добиваясь крепкого здоровья исключением всех мыслимых ядов из своей жизни, Брэгг в такой степени укреплял этим свое здоровье, что был не в состоянии навредить ему голоданием.

А своим читателям Брэгг при этом внушал неправду: «Когда мы голодаем — прекращаем есть — вся жизненная энергия, которая использовалась для усвоения пищи, теперь тратится на выведение ядов из организма».

Поль С. Брэгг пишет: «Хочу быть четко и ясно понятым: я не рекомендую голодание как лекарство от болезней! Я не занимаюсь лечением.

Я не верю ни в какие лекарства, кроме природы. Всё, что мы можем сделать, это укрепить жизненные силы таким образом, чтобы лечение болезней стало сугубо внутренним делом самого организма. Я учу вас голодать, чтобы ещё больше и больше укреплять ваши жизненные силы для преодоления слабости». И в то же время Брэгг в своей книге говорит о большом лечебном опыте с применением голодания. И в каждом примере лечения голоданием Брэгг делает ложные и маскирующие акценты. Длительно и очень решительно Брэгг ограждает больных от всех возможных ядов и всех возможных нарушений здорового образа жизни, значительно укрепляет этим их здоровье, несмотря на то, что немного вредит ему маскирующим голоданием больных. Успехи Брэгг получает в борьбе с ядами и нездоровым образом жизни, но приписывает их умеренному голоданию, вред от которого незаметен. И всё это сопровождается множеством рекламных заявлений, вводящих читателей в заблуждение: «Законы естественного питания, законы самоочищения голоданием, физические упражнения — именно это приводит к жизни без старости».

«…Я верю, что 99 процентов всех болезней происходит от неправильного и неестественного питания».

Обратите внимание, в это важнейшее положение (с явным преувеличением до 99 процентов) Брэгг просто верит, не приводя научных доказательств.

Брэгг делает важное и принципиально ошибочное заявление, к которому мы вернёмся ещё раз через некоторое время: «Если человека, который хвастает своим здоровьем, посадить на пяти-шестидневный режим голодания с дистиллированной водой, то его организм станет выводить яды с дыханием и мочой, которая обретёт тёмный цвет и жуткий запах. Это определённо доказывает, что организм переполнен разложившимися невыделенными веществами, которые попали в него вместе с питанием».

Брэгг считает, что излишняя пища, переедание ведёт к самоотравлению организма, аутоинтоксикации. Преобладание жареных, жирных блюд в рационе приводит также к аутоинтоксикации.

«Твёрдо знайте, что аутоинтоксикация — это наш самый страшный враг. Такова истинная причина почти всех болезней, потому что все они начинаются с отравления крови».

«Хуже всего то, что аутоинтоксикация нарастает, аккумулируется. Чтобы одолеть её, необходимо голодание, правильное естественное голодание и здоровый образ жизни».

Попутно Брэгг обвиняет переедание в том, что люди теряют подвижность суставов. «В таких случаях в организме оседают токсичные продукты. Они кристаллизуются и концентрируются в подвижных суставах организма… Это происходит за долгие годы неправильного питания, которое создает высокие концентрации кислотных кристаллов в суставах, но когда эти насыщенные кальцием вещества замещают синовиальную жидкость, начинает ощущаться боль и снижение подвижности в суставах».

И на этот раз для избавления от потери подвижности суставов Брэгг рекламирует голодание. И снова неверно! Это ведь умеренное без исключений питание в течение каждых шести дней недели избавляет Брэгга от потери подвижности суставов, но не умеренное голодание в течение 24 часов в неделю. Этого Брэгг не понимал. Можно показать, что взгляды Брэгга на нарушение подвижности суставов ошибочны.

И вот, наконец, вершина, главное звено в цепи «учения Поля Брэгга о голодании»: все эти яды, токсины, самоотравления (аутоинтоксикации) проявляют себя в организме человека в закислении крови, в ацидозе!

«Да, мне потребовалось много трудиться все эти годы, чтобы открыть замечательный факт, что наша кровь должна иметь щелочную реакцию. А у большинства из нас она даёт кислую реакцию. От головной боли и несварения желудка до прыщей и обычного насморка — большинство наших болезней возникает в результате ацидоза, а он в свою очередь — следствие аутоинтоксикации. Когда кровь столь сильно загрязнена, то как мы можем защитить себя от болезнетворных микробов, которые только и ждут возможности захватить нас врасплох?»

Заканчивая очень краткое изложение взглядов Поля Брэгга, приведённых в его книге «Чудо голодания», мы постараемся быть точными в этом изложении и не потерять особый «аромат» этой книги.

«Теперь, если вы так же несведущи, как я в свое время, вы спросите: „А что можно сделать, чтобы нейтрализовать эту кислотность? Как очистить свою кровь?»

Ответ такой: „Это можно сделать, насыщая свою кровь щелочными компонентами». При первых симптомах аутоинтоксикации следует провести трёх-четырёхдневное голодание, а после этого переключиться на щелочную диету и избегать пищевых продуктов с кислой реакцией».

Продукты, которые имеют щелочную реакцию, это, по Брэггу, главным образом, свежие овощи и фрукты. «Какие же продукты дают кислую реакцию? В основном сахар и углеводы, кофе, чай, алкоголь, мучные изделия, мясо и рыба».

Шесть дней в неделю Брэгг и его пациенты максимально возможно соблюдают умеренную щелочную диету и этим укрепляют свое здоровье, которое на седьмой день немного портят по неведению умеренным голоданием. А читателям внушается ложный вывод: «Еженедельное 24-часовое голодание поможет избавиться от ядов».

Между прочим, очень полезно для многочисленных наших отечественных самодеятельных сторонников голодания предупреждение Брэгга: от продуктов распада при ацидозе невозможно избавиться, выводя эти продукты из организма посредством целого ряда процедур (очистительные клизмы, ванны, массаж, повышенная вентиляция легких, прогулки). У наших без очистительных клизм и массажа не обходится.

Суммируем идеи Поля С. Брэгга из его книги «Чудо голодания»: обычный человек с его обычным современным образом жизни непрерывно накапливает в организме токсины, яды, самоотравляет свой организм (аутоинтоксикация), в результате чего кровь человека начинает давать кислую реакцию (ацидоз) вместо щелочной. Главным средством избавления от ацидоза является голодание.

И вот в этом самом месте мы с большим сожалением должны заявить, что Поль С. Брэгг не имел необходимых научных знаний о голодании, к которому призывал каждого из нас! Совершенно невероятно, но Брэгг призывал нас бороться с ничтожным повседневным ацидозом, создавая в организме, в крови дополнительный искусственный чудовищный ацидоз голоданием. Брэгг звал нас от одного, естественного и слабого, ацидоза к другому, опасному, ацидозу! Всё это кажется неправдоподобным, фантастическим. И с помощью этой ошибки, этого медицинского заблуждения Поль С. Брэгг завладел умами чуть ли не всего человечества!

Читатель вправе спросить, почему мы в книге, посвященной сахарному диабету, вообще повели разговор о Поле С. Брэгге, его книге «Чудо голодания» и совершенно потрясающей ошибке Брэгга.

Дело в том, что голодание имеет самую прямую связь, общее течение и общие клинические проявления с сахарным диабетом I типа. Все современные научные знания о развитии и течении сахарного диабета, которые мы так старательно стремимся передать читателю, имеют непосредственное отношение и к голоданию.

При голодании организму в качестве энергетического материала приходится использовать резервный жир и собственные белки. Происходит интенсивный выход жирных кислот из жировых депо организма и активное их расщепление. В норме жир в организме полностью окисляется, давая в конечном итоге воду, углекислый газ и энергию. При голодании полного окисления не наступает, образуются кислые продукты распада. Эти продукты, возникающие в результате неполного сгорания жира в процессе обмена в организме, носят название кетоновых тел (ацетоновых тел).

При голодании уровень глюкозы в крови понижен, глюкозы в крови мало. Соответственно этому неизбежно понижается и уровень инсулина в крови, продуцируемого В-клетками поджелудочной железы «под уровень глюкозы крови». Когда в крови мало глюкозы, тогда в ней мало и инсулина. Дефицит инсулина в крови при голодании, как и при сахарном диабете I типа, приводит к неполному сгоранию в клетках резервного жира. В организме образуется избыток кетоновых тел. «Многие из этих веществ кислые по своей природе, поэтому при недостатке инсулина наступает острый ацидоз, приводящий к диабетической коме, в результате которой часто наступает смерть больного диабетом» (Дж. Роут, 1966).

Повышенное содержание кетоновых тел в крови вызывает отравление организма и прежде всего центральной нервной системы, а это способствует развитию тяжелого осложнения — диабетической комы. Нарушаются жизненно важные функции, в том числе кровобращение и дыхание, и, если вовремя не принять мер, человек может погибнуть.

Любопытно, что Поль Брэгг пугает обычных людей, не имеющих сахарного диабета I типа, ацидозом. Да разве ацидоз обычного человека (при всех современных неправильностях в образе жизни) представляет какую-нибудь опасность?

Нет, Брэгг здесь ошибся. А вот ацидоз, который возникает при голодании, очень опасен! И именно к этому зовёт нас автор «Чуда голодания».

Вот что пишет известный американский ученый Дж. Роут, автор книги «Химия XX века», вышедшей,в русском переводе в 1966 году, изданной в США заведомо при жизни Брэгга: «К кетоновым, или ацетоновым, телам относятся ацетоуксусная кислота, бета-оксимасляная кислота и ацетон. В крови здорового человека они присутствуют в очень незначительных количествах, которые составляют в среднем около 0,5 мг в 100 мл крови. Кроме того, ежедневно с мочой выделяется около 100 мг кетоновых тел. Эти количества и в крови, и в моче можно считать ничтожными. Но в условиях голодания, а также при заболевании сахарным диабетом их содержание значительно возрастает».

При голодании и при диабете с дефицитом инсулина количество образовавшихся в печени ацетоновых тел превышает то количество, которое мышцы и периферийные ткани способны окислить. В результате голодания может образоваться настолько большое количество ацето–уксусной и бета-оксимасляной кислот, что буферная ёмкость крови оказывается недостаточной для их нейтрализации; происходит сдвиг реакции крови в кислую сторону, ацидоз, опасный для жизни человека при количестве кетоновых тел в крови более 30 мг/л (превышение нормы в 6 раз и более).

Ацидоз проявляется запахом ацетона в выдыхаемом человеком воздухе и в моче. Использование в качестве резервного питания собственных белков организма также приводит к появлению в крови кислых продуктов распада с выделением большого количества аммиака.

Мы напомним слова Брэгга: «Если человека, который хвастает своим здоровьем, посадить на пяти-шестидневный режим голодания с дистиллированной водой, то его организм станет выводить яды с дыханием и мочой, которая обретёт тёмный цвет и жуткий запах». Это и есть дыхание с ацетоно-аммиачным запахом, это и есть моча с тем же запахом и кетоновыми телами и продуктами распада белков в ней. И все это отравление принесено в организм не порочным образом жизни современного человека и употреблением в пищу кислых продуктов, как утверждает Брэгг, а голоданием, тем самым голоданием, которое Брэгг считает единственным средством выведения ядов из организма. Так вот голодание и есть самое верное средство отравить организм ядами и именно через ацидоз!

Важно выяснить, как скоро при голодании начинается переход организма к ацидозу. Другими словами, нельзя ли голодать таким образом, чтобы успевать закончить голодание до начала развития «голодного ацидоза». Может быть, умеренные еженедельные 24-часовые голодания Брэгга не вводят организм в состояние ацидоза?

Это зависит от того, в каком режиме будет проходить голодание и как быстро иссякнут запасы глюкозы в организме, хранящиеся в виде гликогена в печени и в скелетных мышцах. Поль Брэгг имеет в виду самую активную деятельность во время голодания. В книге «Чудо голодания» Брэгг приводит пример: на 19-й день голодания он взобрался на вершину горы, высота которой 1800 метров и спустился вниз бегом.

Американские ученые П. Хочачка и Дж. Сомеро в книге «Биохимическая адаптация» (1988) пишут: «У человека запасы углеводов способны поддерживать работу, близкую к максмальной нагрузке, в течение всего лишь 20—30 минут».

Эти же ученые сообщают, что у человека весом 70 кг запасы гликогена составляют в энергетическом выражении 1600 ккал.

«У человека после трёх дней голодания треть потребностей мозга и энергии удовлетворяется за счет кетоновых тел, при этом сердце тоже использует их в качестве источника энергии. Такое состояние, при котором кетоновые тела служат важным источником энергии, называется кетозом» (П. Хочачка, Дж. Сомеро, 1988). Кетоз и есть ацидоз, в данном случае, устойчивый «голодный ацидоз».

«Роль кетоновых тел в метаболизме человека возрастает с длительностью голодания».

Таким образом, при голодании переход к состоянию ацидоза может начаться уже вскоре после 20—30 минут голодания, если проводить голодание в работе, близкой к максимальной нагрузке. Человек весом в 70 кг, имея запас гликогена в 1600 ккал, уже задолго до истечения 24 часов голодания по Брэггу при сохранении нормального образа жизни и даже при голодании лежа окажется в состоянии ацидоза, вызванного голоданием. После трех дней голодания человек оказывается в состоянии устойчивого сформировавшегося ацидоза. Все это значит, что, вопреки Брэггу, голодать безопасно и голодать для избавления от ацидоза невозможно! Следовательно, книга Поля С. Брэгга «Чудо голодания» на самом деле есть всего лишь «Неправда о голодании»!

Справедливости ради необходимо признать, что сотни раз неумышленно говоря читателям своей книги неправду о голодании, Поль Брэгг не скрывал от них своих подлинных действий, которые принесли ему удивительное здоровье.

В самом деле, Брэгг достаточно подробно описывает чудесный уголок США, где он поселился в зоне чистого воздуха, чистой воды и прекрасной природы. Однако многолетнее положительное действие чистого воздуха на свой организм Брэгг приписывает голоданию. Поль Брэгг подробно рассказывает, что десятки лет использует для питания только самые чистые продукты и употребляет только дистиллированную воду. Но значительное улучшение своего здоровья, полученное благодаря отсутствию ядов в продуктах питания и воде, Брэгг приписывает голоданию. Поль Брэгг не скрывает того, что много лет не употреблял жареной и жирной пищи, никогда не переедал, старался не употреблять в пищу продуктов, дающих кислую реакцию (а это сахар, углеводы, кофе, чай, алкогольные напитки, мучные изделия, мясо, рыба). К тому же всегда рано вставал по утрам и много времени отдавал физическим упражнениям. Все это тоже серьезно улучшило здоровье Брэгга (особенно умеренное питание!). Но и это улучшение здоровья Брэгг приписывал голоданию.

Ничего не скрывал Поль Брэгг от читателей! Но не знал Брэгг, что вводит их в заблуждение, не знал, что голодание не может дать того улучшения здоровья, о котором он так часто говорил читателям в своей книге. Не знал Брэгг, что голодание вредно для здоровья. Получилась неумышленная неправда о голодании, замаскированная отменным здоровьем самого Брэгга и его успехами в лечении больных, которое он проводил, решительно прививая им свой здоровый образ жизни и незаметно вредя умеренным голоданием.

Сотни раз в своей книге Поль Брэгг упорно ошибался сам и ошибочно убеждал своих читателей в том, что свое отличное здоровье он обрел в результате голодания. На самом деле исключительное здоровье Брэггу обеспечил потрясающе здоровый образ его жизни, а не голодание. Читатель, конечно же, понимает, что здоровый образ жизни Брэгга правилен и заманчив, но позволить себе такой образ жизни могут лишь немногие люди. Это образ жизни для единиц, а не для миллионов обычных людей.

Что же касается голодания, то Брэгг, по крайней мере 52 дня в году, умеренно портил своё здоровье 24-часовыми еженедельными голоданиями и еще четыре раза в течение года портил своё здоровье более серьезными голоданиями. Но не мог испортить своего изумительного здоровья. Это здоровье дала ему жизнь в условиях почти абсолютной защищенности от тяжелейших вредных воздействий окружающей среды, с которыми неизбежно постоянно сталкивается большинство современных людей. Это здоровье дала Брэггу жизнь в условиях идеального питания, чистой воды и собственного разумного поведения, чего даже невозможно представить для большинства современных людей.

Очень важно подчеркнуть, что своим прекрасным здоровьем Поль Брэгг показал, как велика обычно недооцениваемая роль здорового образа жизни, здорового питания и чистой воды, целесообразного поведения людей, особенно в части переедания!

Но неправда Брэгга о голодании часто может быть и опасной! Люди, не имеющие возможности следовать здоровому образу жизни по Брэггу (а это абсолютное большинство людей!), не обеспечив себе чистого воздуха, чистой воды, здорового питания чистыми щелочными продуктами и умеренного в объеме, обычно усваивают из книги Брэгга «Чудо голодания» только необходимость голодать. Это доступно каждому. Но, не придав своему здоровью значительных улучшений образом жизни Брэгга, приступать к голоданию нельзя. В этом случае здоровью будет наноситься только вред, если предварительно не сделать голодание неопасным, ведя близкий к идеальному здоровый образ жизни.

Вредить себе голоданием по Брэггу можно только после того, как сделаешь своему организму столько же полезного, сколько сделал Брэгг для своего организма.

Что можно сказать о великом Пифагоре, который требовал от своих учеников сорокадневного голодания, о голоданиях Ганди и других подобных примерах из реальной жизни, на которые ссылается Поль Брэгг? Ответ на этот вопрос прост: все основные религии мира рекомендуют верующим мудрый путь умеренного питания, путь постов, а не путь голодания. Ни Пифагор, ни Ганди не имели необходимых медицинских знаний, рационального опыта и, к сожалению, не могут в этом вопросе служить примером.

Поль Брэгг в своей книге часто ссылается на голодание диких животных, когда они болеют или ранены. Здесь Поль Брэгг некорректен. Животные не мыслят, а руководствуются инстинктами. Поэтому взрослые дикие животные и не заботятся о своих ближних, когда у тех случается беда. Животный инстинкт самосохранения заставляет бросать больных и раненых сородичей на произвол судьбы, а у тех, кого бросают, часто не бывает сил для добывания пищи. Приходится голодать. Вынужденно голодать, т. к. кормить больных и раненых животных некому. Очень часто такое вынужденное голодание кончается гибелью животных, в том числе и от голодания! А вот малыши диких животных, пока их кормят старшие, при болезнях и ранениях питаются. Совершенно напрасно Брэгг неодобрительно отзывается о «заботливых, но некомпетентных родственниках и друзьях, пытающихся кормить больного». Этого как раз и не хватает диким животным, которые часто погибают без помощи сородичей. А люди лечат, кормят и спасают друг друга.

«Великий дед Брэгг» в своей книге «Чудо голодания» допустил еще довольно много других ошибок. Это касается его рассуждений о поваренной соли, его утверждения об усвоении организмом человека только органических веществ (без усвоения неорганического вещества кислорода жизнь просто невозможна). Поль Брэгг ошибочно полагал, что ацидоз приводит к атеросклерозу. У Брэгга не было правильного представления о дыхании человека и поэтому он ошибочно (и опасно!) утверждал: «Чем медленнее и глубже вы дышите, тем дольше проживёте». Брэгг ошибочно принижал функции выделительной системы организма, приписывал результаты ее деятельности голоданию. Между прочим, выделительная система организма человека буквально поражает воображение высшей рациональностью и физиологической красотой своего устройства, красотой «конструктивных решений» природы.

Поль Брэгг, конечно же, ошибался, утверждая, что лечить людей должна только природа. Брэгг очень хорошо представлял себе последствия запоров для здоровья человека, но имел неправильное представление о природе запоров. Поль Брэгг призывал жить без завтраков, т. к., по его мнению, не следует расходовать накопленную ночью энергию на их переваривание. Брэгг выступал против сложившегося мнения, будто «завтрак — наиболее важный приём пищи, он даёт силы и энергию, чтобы выполнять тяжёлую утреннюю работу…» Это мнение и в самом деле ошибочно: завтрак дает энергию нашему организму только через несколько часов, необходимых для его усвоения. Жить без завтраков — значит оставлять организм без легко освобождаемых энергетических материалов на вторую половину дня. Часть суточной нормы пищи (её все равно придется переваривать) лучше съедать за завтраком, это энергетически и физиологически целесообразно.

Наконец, у Брэгга наблюдаются нелады с законом сохранения энергии. Попробуйте подсчитать затраты энергии Брэгга в калориях и калорийность его питания и вы легко обнаружите, что баланса здесь нет. Систематический расход энергии превышает её поступление, чего быть не может.

Но главной ошибкой Поля С. Брэгга оказался призыв к голоданию. «Наблюдая голодание более пятидесяти лет, я видел, что оно творит чудеса. Это не только старейшее из всех средств борьбы с недугами, но и лучшее, так как не имеет побочных эффектов». Именно побочных эффектов в виде опасного ацидоза не увидел в голодании Поль Брэгг, хотя так энергично боролся с ничтожно слабым естественным ацидозом, которого специалисты и ацидозом-то не считают и не называют. Не зная правды о природе голодания, Поль Брэгг невероятное количество раз говорил людям неправду о нём. Своё великолепное здоровье Поль Брэгг обеспечил себе не голоданием, а фантастическим, нереальным для обычных людей образом жизни. Фактически он был певцом образа жизни, доступного для единиц в этом мире, образа жизни самого Поля Брэгга. Поэтому «Чудо голодания» в действительности есть «Чудо образа жизни Поля С. Брэгга». За вычетом голодания.

Оглавление

Пять упражнений Поля Брегга для восстановления позвоночника

09 сентября 2016 г.

Пять упражнений Поля Брегга для восстановления позвоночника

Поль Брэгг утверждает, что нарушения функции позвоночника поддаются восстановлению, практически в любом возрасте. Были разработаны 5 упражнений Поля Брэгга, которые легки и просты в выполнении.
Единственное условие, которое необходимо строго соблюдать, — это выполнение комплекса упражнений в комплексе.

Если человек станет подобным образом заботиться о своем позвоночнике, то и в 70—80 лет он будет здоров, энергичен, будет обладать ясным умом и трезвой памятью. Для этого необходимо осознать важность упражнений для своего здоровья и ежедневно выполнять их, хотя бы в минимальном объеме. Положительные результаты появляются буквально через несколько недель или даже через несколько дней регулярных занятий.

Приступая к выполнению упражнений для позвоночника, следует руководствоваться следующими правилами:

Не прилагайте резких усилий к утратившим подвижность участкам позвоночника;
Выполняйте упражнения, соизмеряя нагрузку со своими физическими возможностями, начиная с малой и постепенно ее увеличивая;
Не стремитесь выполнять упражнения с максимальной амплитудой движения, начните с небольших раскачивающих позвонки движений, осторожно и постепенно увеличивая их амплитуду.

Эти правила необходимо соблюдать по той причине, что вы не знаете истинное состояние своего позвоночника, степень отложения солей, состояние межпозвонковых дисков и связок. Излишняя нагрузка вместо пользы может причинить вред.

Помните, что, тренируя и растягивая позвоночный столб, мы усиливаем мускулы и связки, которые будут держать позвоночник в растянутом состоянии. Эта работа будет стимулировать циркуляцию энергии и крови по всему организму. Увеличится обмен веществ, а внутренние органы окрепнут. В целом, это благотворно скажется на самочувствии всего организма.

Успех любого дела зависит от мотивации. Чем она сильнее, тем большего может достигнуть человек. Приступая к выполнению комплекса упражнений для позвоночника, создайте эту мотивацию — убедите себя в том, что вам эти упражнения жизненно необходимы. Этим вы решите более половины поставленной задачи. Теперь необходимо втянуться в тренировочный режим и постепенно наращивать нагрузку. Для этого начинайте с самого малого. В течение первой недели делайте упражнения достаточно медленно. Если почувствуете неудобство или утомление, прекратите на время выполнение упражнений. Но постепенно вы почувствуете, что от регулярных занятий организм становится крепче, возрастает выносливость, позвоночник становится здоровее.

Как при любой физической нагрузке, после упражнений на позвоночник будут возникать боли в мышцах. Это вполне нормально. Вскоре они пройдут.

Между упражнениями предусматривается отдых.

Первое упражнение эффективно воздействует на часть нервной системы, которая ответственна за работу головы, глазных мышц и на нервы, которые являются связующими с желудком и кишечником. При выполнении первого упражнения мы воздействуем на головную боль, глазное напряжение и несварение желудка. Значительно тренируется мышца шейного отдела позвоночника.

Лягте на пол лицом вниз, затем следует поднять таз и выгнуть спину дугой. При этом таз находится выше уровня опущенной головы. Тело должно иметь опору исключительно на пальцы ног и ладони. Ноги на ширине плеч. Колени и локти выпрямлены, создавая позвоночнику необходимую напряженность. Опустив таз почти до пола, поднять голову, затем резко откинуть ее назад. Упражнение следует делать не спеша. Опустив таз, максимально низко, затем не спеша поднять его как можно выше, при этом следует выгнуть спину и снова повторить. При правильном выполнении упражнения чувствуется некоторое облегчение, за счет расслабления позвоночника.

Второе упражнение тренирует и укрепляет мышцы грудного отдела позвоночника. Стимулируются нервы, которые идут к печени и почкам. При выполнении упражнения наблюдается облегчение при болезни печени и почек, возникшей в результате нервного расстройства. Налаживается нормальная работа почек.
Лечь на пол лицом вниз, подняв таз и выгнуть спину. Тело опирается только на пальцы ног и ладони. Руки и ноги прямые. Повернуть таз максимально вправо, при этом опуская бок как можно ниже. Все повторить с поворотом в другую сторону. Упражнение следует делать медленно.

Следующее упражнение тренирует мышцу поясничного отдела позвоночника, в районе ее перехода от грудного отдела к тазу. Во время выполнения упражнения позвоночный столб находится в состоянии полного расслабления, происходит стимуляция каждого нервного центра. Наблюдается облегчение состояния тазовой области. Стимулируется восстановительный процесс межпозвонковых дисков.

Сесть на пол, упереться на расставленные прямые руки, которые расположены немного сзади, ноги согнуты. Приподнять таз, тело должно опираться на расставленные прямые руки и согнутые ноги. Движения следует делать ритмично. После поднять тело, чтобы позвоночник был в горизонтальном положении, и опуститься.

Четвертое упражнение предназначено для тренировки связок мышцы в поясничном отделе. Укрепляется часть позвоночника, где находятся нервы, ответственные за работу желудка. Восстанавливается баланс организма и растягивается позвоночник.

Лечь на пол, на спину. Ноги должны быть вытянуты, руки разведены в стороны. Согнув колени необходимо подтянуть их к груди, обхватив руками. Затем оттолкнуть колени и бедра от груди, при этом руки не отпускать. Сделать подобие «качалки». Одновременно, поднимая голову, попробуйте дотронуться подбородком колен. Такое положение попытайтесь удержать в течение пяти секунд.

Пятое, заключающее упражнение является самым важным для растяжения, укрепления и тренировки связок ягодичных мышц.
Необходимо лечь на пол, лицом вниз. Поднять как можно выше таз, при этом выгнуть спину дугой. Опора должна быть на прямые ноги и руки, голова опущена. В таком положении, на четвереньках следует походить 5- 7 минут.

Количество выполняемых упражнений следует начинать с двух-трех раз, постепенно увеличивая до 10 раз каждое. Альтернативной заменой, либо эффективным дополнением к вышеизложенному комплексу занятий можно добавить плавание стилем «брасс».

Описанный комплекс упражнений Поль Брэгг советует выполнять с учетом индивидуальных особенностей. Вначале рекомендуется выполнять каждое упражнение не более двух-трех раз. Уже через день количество повторений можно увеличить до пяти раз и больше.

Буквально через несколько дней мускулы туловища наполняются силой, а позвоночник и связки становятся более гибкими. Нормально развитые люди через несколько дней смогут легко выполнять каждое упражнение до 10—12 раз.

Что касается частоты занятий, то вначале Брэгг рекомендует заниматься ежедневно. После того как появились в позвоночнике нужные улучшения, можно сократить количество занятий до двух раз в неделю. Этого вполне хватает, чтобы сохранить позвоночник гибким и растянутым.

Как указывалось ранее, достаточно недели занятий, чтобы с позвоночником начали происходить благоприятные изменения. Уже через 2—3 недели они становятся постоянными.

Следует знать, что патологические изменения в позвоночнике происходили в течение многих лет, и нельзя всего за один день сделать его здоровым и молодым. Запаситесь терпением и упорством. Постоянная тренировка позвоночного столба будет стимулировать восстановление и рост межпозвонковых дисков, что сделает позвоночник растянутым, гибким и здоровым.

Метод Пола Брэгга — Живи!

Пол Брэгг считал голодание естественным, глубинным природным инстинктом, ведь животные, когда заболевают, отказываются от пищи. Проблема в том, что люди за века цивилизации утратили этот древний инстинкт. Возможность духовного и физического омоложения с помощью рационального голодания, здорового питания и работы над своим телом и духом Брэгг называл величайшим открытием современности. Эти три компонента и лежат в основе оздоровительной системы Брэгга, которой сам он придерживался всю жизнь.

Первая составляющая — голодание. Оно комплексно воздействует на весь человеческий организм, восстанавливая, по утверждению Брэгга, и душу, и разум, и тело. Сам он голодал одни сутки каждую неделю, плюс еще четыре раза в год по семь-десять дней. Часто во время десятидневного голодания он продолжал работать, читать лекции, не испытывая при этом чувства голода. «Голодание — это великий чистильщик, а не лекарство от болезней»,— говорил Брэгг.

Рациональное голодание помогло десяткам тысяч людей. Больные с тяжелыми диагнозами, которые уже смирились со своими недугами и скорой смертью, вновь обретали здоровье. В 60–70 лет, прибегнув к голоданию, они начинали заниматься спортом, молодели физически и духовно, раскрывали в себе новые таланты, становились полными сил оптимистами. Однако Брэгг с огромной осторожностью относился к длительным голоданиям. Начинать следовало с одного дня в неделю, проведенного на дистиллированной воде. И при этом обязательно самовнушение: человек должен поверить, что благодаря разгрузке он избавляется от ядов. Потом — трехдневное голодание, и только после этого — недельное. Голодать более длительное время Брэгг рекомендовал только под контролем врача.

Второй краеугольный камень системы Брэгга — здоровое питание. Он считал, что большинство болезней происходит именно от неправильного питания. Многие пищевые продукты подвергаются химической обработке, поэтому люди переполнены токсинами. Брэгг советовал есть только свежую натуральную пищу, несущую природную энергию. По Брэггу, идеальная диета на 60% состоит из сырых фруктов и овощей, и на 20% — из белковой пищи. Остальные 20% рациона делятся еще на три части. Первая — это натуральный крахмал, получаемый из хлеба, риса, бобовых. Вторая — натуральные сахара, содержащиеся в сухофруктах, меде, соках. Третья часть состоит из натуральных ненасыщенных жиров, таких как подсолнечное, оливковое и соевое масло, или любых других ненасыщенных масел. Он настаивал на полном отказе от курения, алкоголя, шоколада, кофе, чая, сахара и соли, а также любых продуктов с консервантами. Брэгг утверждал, что с помощью голодания и натурального питания можно избавиться от вредных пристрастий, ведь «когда тело очищается, оно уже не приемлет ядов».

Третья не менее важная часть системы Брэгга — ежедневная работа над своим организмом. В этом человеку помогают девять «великих врачей»: солнечный свет, свежий воздух, глубокое дыхание, чистая вода, естественное питание, физические упражнения, отдых, хорошая осанка и разум.

«Пусть ваши босые ноги прикоснутся к земле и почувствуют живые камни и мягкую грязь, хлюпающую под ногами. Будьте в тесном контакте с матерью-землей, пусть ее сила вольется в ваше тело. Цивилизация усложнила жизнь человека, поставив его в тепличные условия. Человек был более здоровым и счастливым, когда жил в содружестве с природой».

Открытия и ошибки Поля Брэгга

Можно жить и без еды?

В юности многие из нас увлекались различными системами оздоровления — в семидесятых пришли из-за рубежа подпольные книжки о «праноедении» (питании солнечным светом), о пользе ежедневного стояния на голове и, конечно, голодании. Книжка «Чудо голодания» американца Поля Брэгга передавалась из рук в руки, и многие пытались с помощью голода вылечиться или похудеть. Сегодня отголоски темы голодания возвращаются, так как возвращение стройности нашему растолстевшему на фастфуде населению выходит на первый план.

Голодный блеск в глазах

— Голодать на самом деле легко, нужно только перетерпеть первые два дня, когда желудок еще выделяет сок, печень — желчь и чувство голода просто нестерпимо, — рассказывает человек, дважды за жизнь применивший к себе систему знаменитого Брэгга, Наталья Черенкова. — Ничего не ешь, пьешь воду, желательно аптечную дистиллированную, но можно и водопроводную кипяченую. Отвлекаешь себя как можешь. Лучше побольше спать — солдат спит, время идет. И на третий день чувство голода удивительным образом покидает тебя. Даже смешно становится смотреть на завтракающих и обедающих. Уже начинаешь нравиться себе, глядя в зеркало: щеки опадают, в глазах — голодный такой блеск, ожидаемой слабости нет и в помине.

Книжку Поля Брэгга мне дала врач (правда, зубной), и я потратила на нее ночь, не в силах оторваться. Чудеса исцеления от многих болезней, очищение организма, а главное — стремительное похудение казались очень заманчивыми. Уговоры и опасения семьи не подействовали: я просто перестала бывать на кухне и разглядывать еду, занявшись книгами, учебой и другими отвлекающими от продуктов делами.

Трудность состояла лишь в том, что по Полю Брэггу необходимо было через день делать клизмы, вливая в себя литр-полтора воды. Во время этой жуткой процедуры крутило живот, но после наступала невероятная легкость, пропадала головная боль, которая на четвертый день уже затуманивала мозги. Из меня выходили какие-то камни, зеленые водоросли, черные перья. В книжке как раз говорилось об очищении, поэтому я радовалась. На пятый день близкие заметили, что от меня пахнет какой-то химией. Это был запах ацетона, и он усиливался. В этот момент (через неделю), проснувшись ночью от необъяснимого страха умереть, я пошла на кухню, заварила в кипятке несколько ягод сушеного шиповника, дала настояться и выпила стакан отвара. Тут же прекратились боли в животе, в мозгах прояснилось, с глаз спала какая-то пелена. После недельного голодания я такое же время выходила из него, что обязательно по книге: три дня пила разбавленные соки, три — с мякотью, потом ела одни овощи. Похудела на 15 килограммов и вес этот, могу теперь сказать, не возвращался ко мне три года.

Став старше, я уже более ответственно стала подходить к своему организму и больше не экспериментировала. Выйдя замуж, долго не могла забеременеть — кислая реакция организма, о которой говорили гинекологи, давала о себе знать, хотя я не связывала ее с моими прежними опытами. Позже начались заметные проблемы с желчным пузырем и печенью, желудком и поджелудочной железой, обменом веществ, щитовидкой.

— Появление запаха ацетона свидетельствует о том, что наступил ацидотический криз, — рассказывает практикующий врач Николай Смеляков, проводивший эксперименты со своими пациентами и на себе самом. — Это одна из специфических особенностей голодания, переход организма на питание своими ресурсами. До криза часто отмечаются слабость, раздражительность, сердцебиение, головная боль, неприятный запах тела и дыхания, «обложенный» язык и т.д. После криза наблюдается кажущееся улучшение самочувствия: повышается настроение. Через день можно начать выход из голодания по обычной схеме. Хотя зачастую делать этого не хочется, поскольку самочувствие хорошее и основные лечебные процессы начинаются именно после ацидотического криза, когда организм полностью переходит на «внутреннее» питание, ест сам себя…

Психолог, тренер Павел Барабаш, написавший книгу «Стань стройным за месяц», по-прежнему считает, что голодать полезно, приверженцев среди врачей лечебного голодания немало. Целая школа с клиниками занимается этим в Санкт-Петербурге, есть врачи, практикующие голодание в Москве, Барнауле, Ростове-на-Дону, и их немало. В Нижегородской области некоторые элементы системы использует клиника Гаврилова и некоторые другие медучреждения. Но в каждой из них вам скажут, что лечиться голоданием самостоятельно нельзя, нужно быть под неусыпным наблюдением врача, сдавая анализы, постоянно контролируя все, что происходит в организме.

Подвижник или фальсификатор?

Врачи всего мира уже много десятилетий спорят о том, что открыл физиотерапевт Поль Брэгг. Было ли его «Чудо голодания» способом продления жизни или стремлением обогатиться на десятках и сотнях изданий своих книг и рекламных хитросплетений. В одном из исследований его критиков говорится о прямом шельмовании. Поль Брэгг, как выясняется, всю жизнь приписывал себе 14 лет «дополнительного» возраста, чтобы казаться моложе себя. Получается, что дожил он на самом деле не до 95 лет, а до 81. Умер старик, не катаясь на серфинге по океанским волнам, как говорили раньше, а от сердечного приступа, увидев, как погиб на его глазах серфингист. Его издателям была выгодна более красивая смерть — ведь книга продолжала пользоваться спросом.

Переводчик этой книги на русский язык так представляет Поля С. Брэгга читателям: «В 90-летнем возрасте он был силен, подвижен, гибок и вынослив, как юноша. Он ежедневно совершал трех-пятикилометровые пробежки, много плавал, ходил в горы, играл в теннис, танцевал, совершал длительные пешеходные походы, занимался гантелями и гирями, увлекался серфингом — катанием на доске по волнам. Его рабочий день продолжался 12 часов, он не знал болезней и усталости, всегда был полон оптимизма, бодрости и желания помочь людям».

Свое феноменальное здоровье, восстановленное после тяжелого заболевания (туберкулез в 16-летнем возрасте тоже под вопросом), Поль Брэгг объясняет применением рационального голодания. В организм извне попадают яды, микробы, некоторые виды животной и растительной пищи образуют там токсины. Организм сам вырабатывает ядовитые вещества, в результате чего можно говорить о некотором его самоотравлении, аутоинтоксикации. Яды, токсины, аутоинтоксикация приводят к закислению крови (ацидозу). Но, как доказали современные медики, смертельно опасное заболевание ацидоз как раз и вызывается распадом жировой ткани во время голода.

Так, может, не от своих голодовок так здоров был Поль? Известно, что он поселился в экологически чистом месте, перешел на дистиллированную воду, всегда употреблял в пищу только продукты, в основном из своих теплиц и выращенные в зоне чистого воздуха и воды. Шесть дней в неделю Брэгг мощно укреплял свой организм, живя фактически «под чистейшим колпаком», на что не могут рассчитывать многие миллионы людей.

Ошибку Брэгга об ацидозе современные врачи считают чудовищной. При голодании организму в качестве энергетического материала приходится использовать резервный жир и собственные белки. Происходит интенсивный выход жирных кислот из жировых депо организма и активное их расщепление. В норме жир в организме полностью окисляется, давая в конечном итоге воду, углекислый газ и энергию. При голодании полного окисления не наступает, образуются кислые продукты распада. Эти продукты, возникающие в результате неполного сгорания жира в процессе обмена в организме, носят название кетоновых (ацетоновых) тел.

При голодании уровень глюкозы в крови понижен. Соответственно неизбежно уменьшается и уровень инсулина, продуцируемого поджелудочной железой. Многие из этих веществ кислые по своей природе, поэтому при недостатке инсулина наступает острый ацидоз, приводящий к диабетической коме и даже смерти.

Современная медицина применяет голодание в редких случаях. «Голодные» часы проводят люди перед операцией, но все это исключение из правил жизни.

— По голоданию в нашей стране накоплен большой материал, - говорит гастроэнтеролог, заведующая отделением больницы № 13 Нижнего Новгорода Елена Кизова. — Особые методики применяют врачи Санкт-Петербурга, тема продолжает изучаться. Главный и особенно сложный процесс в голодании, как ни странно, это выход из него. Обычными советами — пить разбавленные соки — тут не обойдешься. Подход к больным должен быть индивидуальным. Неправильный выход из голодания может привести к серьезным и необратимым срывам в здоровье. Быстрый сброс веса приводит к ожирению печени, гепатиту и циррозу. У женщин и мужчин в результате голодания не остается материала для формирования женских и мужских половых гормонов, у девушек могут прекратиться месячные, что скажется на репродуктивной функции. Возникает дефицит витаминов, электролитов, происходят катастрофические изменения в сердце, почках, мышцах.

Выходит, что, покопавшись в бабушкином книжном шкафу и найдя там заветную книжку, нужно сперва узнать о том, какие выводы делают о ней современные ученые, ведь медицина умеет признавать свои и чужие ошибки.

Вера ЧЕБОТАРЕВА. Фото habinfo.ru.

Комментарий

Владимир ИГНАТЬЕВ, член Главного научного совета по медицинским проблемам питания, директор Приволжского центра оздоровительного питания:

— Существует приказ Минздрава РФ, в котором говорится о том, что в государственных поликлиниках должны появиться кабинеты диетолога. Отмахиваться от этого сегодня нельзя. Люди увлекаются различными диетами, в том числе голоданием, и доводят себя порой до крайне тяжелых состояний. Особенно грешит этим молодежь. Брэгг был первой ласточкой, книг по голоданию и диетам огромное множество. Но нужно учитывать, что приказом Минздрава РФ № 330 утверждено всего 6 стандартных диет — от низкокалорийных до высокобелковых. Про все остальное, включая голодание, могу сказать: прежде чем рисковать жизнью, нужно сто раз подумать. Запрещено голодать людям с заболеваниями желудочно-кишечного тракта, почечно-каменной болезнью. Полное голодание проводят как лечебную процедуру под наблюдением врачей в Москве, в клинике лечебного питания.

Кстати

На сегодняшний день широко известны следующие системы голодания: по Николаеву; по Брэггу; по Иванову; по Малахову; по Шелтону; по Суворину; по Гриффитсу.

Что нужно знать, прежде чем читать книгу «Чудо голодания»

«Чудо голодания» Поля Брэгга – нашумевший бестселлер, который уже около 50 лет выходит огромными тиражами на разных языках. Тысячи поклонников по всему миру применяют методики известного автора в надежде изменить свою жизнь к лучшему. Широкую популярность он приобрёл благодаря своим радикальным советам. Полом восхищались, хвалили, критиковали, разоблачали. Книга была написана простым и понятным языком, рассказывала о здоровом образе жизни, питании и личном опыте, который в 70-е годы считался нерушимым доказательством этой теории.

Биография Поля Брэгга

Жизнь американского деятеля альтернативной медицины покрыта тайнами. Согласно документам, он родился в 1895 году. По словам же самого диетолога, дата его рождения – 1881 год. Эта и многие другие неувязки с биографией породили два лагеря: одни безоговорочно верят Полу, другие же пытаются найти доказательства его шарлатанства. Журналисты ставят под сомнения всё, что когда-либо говорил о себе автор: тайна его моложавости кроется в прибавленных 14 годах, а не действующей разработанной методике, история с туберкулёзом, которым заболел юный Поль Брэгг, оказалась чистейшей выдумкой, а смерть во время занятий сёрфингом в 95 лет – это легенда, чтобы скрыть сердечный приступ в 81 год.

Несмотря на это, нельзя не признать, что в своих книгах натуропат цитировал известных врачей, опирался на их авторитетное мнение и на себе проверял все описанные в книгах рекомендации. Не имея медицинского образования, Поль Брэгг придерживался старейшего принципа медицинской этики «Не навреди». Последовательными рекомендациями, индивидуальным подходом и постепенному отказу от жирного и мучного он действительно смог помочь многим людям избавиться от своей болезни. Не обошлось, конечно, и без судебных процессов.

Польза и вред голодания

У пропагандиста здорового питания Поля Брэгга выпущено множество трудов, посвящённых здоровому образу жизни. Благодаря ему американское общество, злоупотребляющее фастфудом, стало интересоваться органическими продуктами. Одной из самых популярных его книг является издание «Чудо голодания». В ней автор описал подготовку, проведение и выход из голодания, а также переход на здоровое питание и работа над своим сознанием.

В предыдущих статьях мы уже писали о том, что альтернативная медицина имеет место в Вашей жизни только при условии, что она не идёт вразрез с мнением лечащего врача. Само голодание обычно назначают в лечебных целях и достаточно редко, например, в случаях при гипоталамическом ожирении. Несмотря на то, что многие «инстаграм-врачи» практикуют сами и рекомендуют другим людям отказываться от пищи на целый день раз-два в месяц, этот метод должен назначаться и курироваться врачом-специалистом.

Даже кратковременное голодание – это стресс для организма. Оно может спровоцировать необратимые нарушения в печени и мозге, вызвать стресс, снизить иммунитет и привести к различным заболеваниям.

Как и в случае с предыдущими авторами, мы призываем Вас быть рациональными. Прежде чем менять свой образ жизни и следовать учениям известных людей, необходимо проконсультироваться с лечащим врачом и скорректировать методику, в зависимости от индивидуальных особенностей организма.

Методы опроса волоконных решеток Брэгга

Аннотация

Определение пикового отражения брэгговских длин волн и их соответствующих сдвигов является основой зондирования ВБР, поскольку обнаруженные отраженные длины волн могут быть преобразованы в такие параметры, как температура, деформация и другие косвенные параметры. Когда дело доходит до обнаружения ВБР, основная проблема заключается в том, как демодулировать изменения его длины волны.Датчики ВБР использовались в методах опроса этих датчиков и для обнаружения сдвигов длины волны Брэгга в зависимости от измеряемого параметра. Методы опроса, используемые для ВБР, можно разделить на два основных метода: обнаружение спектров отражения и последующее распознавание каждого пика, представляющего каждый датчик, или преобразование вариаций длины волны в интенсивности оптической мощности с последующим преобразованием оптической мощности в напряжение с помощью фотодетектора. Смещение длины волны Брэгга можно обнаружить либо в частотной области (путем проверки спектров), либо во временной области (путем преобразования в амплитуду мощности), процесс, известный как демодуляция на основе интенсивности.Самый простой способ применить первый метод — это использовать OSA, который непосредственно измеряет спектр отражения ВБР. В последнем методе используются настраиваемые фильтры или перестраиваемые лазеры для «считывания» спектров входной частоты и преобразования их в выходное переменное напряжение. В этой главе представлены наиболее часто используемые методы, особенно те, которые можно легко реализовать в лаборатории или которые достаточно просты для использования в полевых условиях. В разделе 6.2 рассматриваются обычные методы демодуляции, используемые в большинстве лабораторий ВБР и коммерческие.В следующих разделах обсуждаются общие методы, такие как методы на основе интенсивности и методы частотной области.

Онлайн-доступ к электронным книгам SPIE ограничен подписавшимися учреждениями.

Пик Брэгга — обзор

Предварительные клинические исследования тяжелых ионов в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли

Клинические исследования терапии заряженными частицами фракционированного пика Брэгга, включая ионы углерода, проводились с 1975 по 1992 год в LBNL ²⁰ ^, ²¹ в сотрудничестве с Медицинским центром Калифорнийского университета в Сан-Франциско.В LBNL вместо протонов использовались ионы гелия, так как они легко производились на ускорителях LBNL при примерно 232 мэВ / U, что давало диапазон в ткани примерно 26 см. Они вносят небольшую сумму с высокой ЛПЭ, которую необходимо учитывать при планировании лечения. Их клинические эффекты аналогичны протонам, со значениями ОБЭ в нормальных тканях от 1,2 до 1,4 по сравнению с мегавольтными рентгеновскими лучами (за исключением ЦНС, в которых ОБЭ составляет примерно 1,6). Примерно 700 пациентов лечились ионами гелия и продемонстрировали превосходный контроль опухолей в критических участках основания черепа, глаза, головы и шеи, а также параспинально-крестцовых областей, аналогично результатам с протонами.^22-26

Ионы углерода были впервые использованы при лечении опухолей человека в LBNL в 1977 году. Эти исследования носили предварительный характер и были направлены в первую очередь на оценку токсичности и опухолевого эффекта. Интересно, что первый пациент, получавший лечение ионами углерода в сравнении с ОБЭ кожи с электронно-лучевой ОТ с энергией 6 мэВ, прожил более 10 лет. Значения ОБЭ при позднем облучении кожи, полученные для ионов углерода от 2,5 до 2,7 в середине брэгговского пика шириной 4 см, соответствовали оценкам, сделанным позже в Японии и Германии.Небольшое количество пациентов с прогрессирующими опухолями лечились ионами углерода в исследованиях фазы I в LBNL в 1977 и 1978 годах. Впоследствии ионы неона были выбраны вместо ионов углерода для расширенного исследования в LBNL в основном из-за их большего потенциала для преимущества с высокой ЛПЭ. С 1978 по 1992 год 433 пациента в LBNL получали неоновую лучевую терапию ионами, из которых 299 получали по крайней мере 10 Гр (приблизительно 30 ГрЭ) ионов неона. Небольшое количество пациентов (примерно 20) получали лечение ионами кремния, а двое пациентов лечились ионами аргона.Клинические исследования LBNL показали, что ионы неона и углерода могут доставляться безопасно, при условии тщательного планирования лечения и доставки, с доказательствами положительного эффекта, особенно при медленно растущих опухолях. ^21,27-30,30a Поздние реакции были увеличены в тканях ЦНС и тканях желудочно-кишечного тракта с неоновыми ионами RT. Опасения по поводу значительных поздних эффектов в нормальных тканях ^31-33 остановили дальнейшие исследования ионов кремния и аргона.

За почти два десятилетия, прошедшие с момента лечения первого пациента с углеродом в LBNL в Калифорнии до строительства специального медицинского ускорителя для ионной терапии в Японии, обширных доклинических исследований биологии и фазы I клинических испытаний с различными ионными пучками, направленными на углерод ионы как предпочтительный ион для терапии человека.К сожалению, Bevatron был закрыт для лечения пациентов в 1992 году Министерством энергетики США, прежде чем можно было возобновить испытания ионов углерода.

К счастью, и немецкие, и японские коллеги часто приходили в LBNL и тратили много усилий на изучение пучков тяжелых ионов и подготовку к своим собственным клиническим проектам на пучках ионов. С закрытием LBNL Bevatron импульс для исследований ионов углерода переместился в Японию и Германию. Основная заслуга в том, что в настоящее время клинический акцент на углеродно-ионной терапии делается на программу NIRS в Японии, за которой следует программа Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) в Германии, клинические успехи которой привлекли внимание всего мира.

Одновременно с разработкой методов на основе ускорителей для получения пучков ионов углерода был прогресс в области визуализации опухолей и нормальных тканей и методов доставки пучка, включая сканирование пучка и трехмерное (3-D) и четырехмерное ( 4-D) доставка с ограничением дыхания для обеспечения индивидуально подобранных планов доз с управляемыми изображениями. ^26,34-37 Новые технологии также коммерчески разрабатываются для ускорения ионов углерода в установках, имеющих гораздо меньшую площадь основания и потребность в энергии для работы.³⁸

Изготовление волноводных брэгговских решеток (WBG) в объемных материалах с использованием ультракоротких лазерных импульсов

Оптические волноводные брэгговские решетки (WBG) могут быть созданы в прозрачных материалах с использованием фемтосекундных лазерных импульсов. Техника выполняется без необходимости литографии, методов изготовления ионных пучков или чистых помещений. В этой статье рассматривается область сверхбыстрых WBG с лазерной гравировкой с момента ее создания, с особым вниманием к методам изготовления, характеристикам WBG, типам WBG и приложениям WBG.

3 Характеристики WBG

Оптические свойства WBG определяются осевым и радиальным изменением индуцированного изменения показателя преломления. В этом разделе мы очерчиваем наиболее общие количественные характеристики WBG, которые вытекают из теории связанных мод, и рассматриваем только короткопериодные отражательные брэгговские решетки, где связь осуществляется между прочно связанными встречно-распространяющимися модами. См. [13], [14], [34], [35], [36] для более строгого описания теории связанных мод и конструкции решеток.

3.1 Условие Брэгга

Когда направляемая световая волна входит в решетчатую среду, она подвергается мельчайшим френелевским отражениям от границы раздела при каждом возмущении показателя преломления. Если все отдельные отражения совпадают по фазе, многие отражения сочетаются с конструктивной интерференцией, и среда отражает падающую волну в узком диапазоне длин волн. В простом случае связи между двумя встречно распространяющимися направленными модами посредством однородной решетки резонансная длина волны для отражения, при которой связь мод самая сильная, задается известным условием Брэгга [37]:

(1) λB = 2neffΛm

, где λ _B — длина волны Брэгга, n _eff — эффективный модальный индекс (также средний или показатель преломления постоянного тока) распространяющейся моды, Λ — период (или шаг) модуляции показателя преломления, и m = 1, 2, 3,…, порядок дифракции, резонанса или решетки.Важно отметить, что только несинусоидальные возмущения показателя преломления приводят к резонансам ГВБ высокого порядка, а в случае прямоугольного профиля показателя преломления с коэффициентом преломления с коэффициентом заполнения 50% отражаются только нечетные моды более высокого порядка [14], [38] ], [39], [40]. Это связано с характером разложения периодической индексной функции в ряд Фурье. Рабочий цикл относится к соотношению метка / пространство отдельного возмущения решетки.

На рисунке 6 показано изменение длины волны Брэгга с коэффициентом заполнения для ряда порядков ГВБ и фиксированной длины образца 4 мм.По мере увеличения рабочего цикла эффективный модальный индекс линейно растет, прежде чем в конечном итоге отклониться от этой тенденции при более высоких рабочих циклах. Это происходит из-за перекрытия отдельных вокселей показателя преломления и насыщения доступной модификации показателя преломления.

Рисунок 6:

Длина волны Брэгга в зависимости от рабочего цикла для различных заказов ГВБ м .

ГВБ были изготовлены в образце силикатного стекла длиной 4 мм с использованием метода модулированного взрыва.

3.2 Коэффициент связи

Коэффициент связи двух встречных направленных режимов WBG κ определяется как [13]

(2) κ = πΔnACλBg (z) η

, где ∆ n _AC — амплитуда (или переменная составляющая) возмущений индекса ГВБ. Полезный метод управления силой Δ n _AC (и, в свою очередь, κ ) — это рабочий цикл и энергия записывающего импульса. Типичные значения ∆ n _AC для WBG находятся в диапазоне от 1 × 10 ^–4 до 5 × 10 ^–3.Функция аподизации g ( z ) (обычно с постоянным, гауссовым или приподнятым косинусным взвешиванием) может использоваться для управления боковыми лепестками отражения, тогда как η , коэффициент модального перекрытия, является долей направленного мощность модового поля в пределах физического сечения возмущения индекса ГВБ. Методы управления поперечными сечениями ГВБ описаны в следующем разделе.

Для конечных однородных WBG уравнения связанных мод имеют точное решение. Применяя соответствующие граничные условия, максимальная отражательная способность WBG (которая возникает на длине волны Брэгга) длиной L может быть рассчитана из

(3) Rmax = tanh3 (κL).

Продукт κL является мерой прочности решетки, где WBG с κL > 3 ( R > 99%) называется «сильной решеткой». R _max также можно рассчитать из спектра пропускания WBG, используя

(4) Rmax = 1-10 — (T / 10)

, где T — абсолютная глубина провала передачи в децибелах. (дБ) при λ _B.

На рис. 7 показаны экспериментальные коэффициенты связи, рассчитанные с использованием уравнений (3) и (4) для набора ГРБ 1535 нм, изготовленных из силикатного стекла (Schott IOG-10) с использованием метода модулированного всплеска.В этих данных фиксируются различные рабочие циклы, длина WBG и порядки. Следует отметить, что данные не могут быть получены для WBG первого порядка длиной более 4 мм, поскольку глубина передачи была слишком большой (> 50 дБ), чтобы наши анализаторы могли ее разрешить.

Рисунок 7:

Коэффициенты связи κ WBG C-диапазона, изготовленных из силикатного стекла (Schott IOG-10) с использованием метода модулированного взрыва.

Показаны различные рабочие циклы, длина WBG ( L ) и порядок ( м ).

Во-первых, резонансы Брэгга были реализованы для каждого проверенного порядка решетки (включая нечетные и даже более высокие порядки), демонстрируя, что профиль показателя преломления ГРБ, записанных с использованием метода модулированных пакетов, не следует синусоидальной функции [14], [38] , [39], [40]. Кроме того, сила решетки для WBG первого порядка достигает пика при рабочем цикле 35% (потери в режиме излучения преобладают ниже рабочих циклов 20%), а не ожидаемых 50%, что указывает на смещение между желаемым периодом WBG и разрешаемая высота отдельных вокселей.Мы также заметили пик рабочего цикла 35% для WBG первого порядка, работающих на длинах волн 1030 и 725 нм (не показаны). Это смещение соответствует тому, что Zhang et al. сообщается [26]. Локальные минимумы и максимумы, наблюдаемые для WBG более высокого порядка, обусловлены коэффициентами функции sinc периодического разложения Фурье.

Установив рабочий цикл на уровне 35% и сканируя энергии производственных импульсов для ряда брэгговских длин волн первого порядка (рис. 8), можно увидеть, что κ изменяется не только с энергией импульса, но и с длиной волны.Зависимость от длины волны обусловлена компромиссом между η и Δ n _AC; однако у нас нет объяснения, почему существуют локальные минимумы и максимумы относительно энергии импульса. Гросс и др. также заметил это при написании видимых WBG методом PbP и приписал это изменению модального перекрытия между двумя областями изменения индекса выше и ниже отдельных пустотных вокселей [41]. Поскольку существует только одна область модификации для ГВБ, созданных из силикатного стекла с использованием метода модулированного взрыва, это объяснение не применимо.

Рисунок 8:

Коэффициенты связи κ ГРБ первого порядка, изготовленных из силикатного стекла длиной 4 мм (Schott IOG-10) на разных длинах волн Брэгга λ _B.

Рабочий цикл был установлен на уровне 35%, а энергия записывающего импульса варьировалась.

Чтобы сравнить ГВБ с разной длиной, образцами-хозяевами и методами изготовления, исследователи должны сравнить значения κ (которые указаны в единицах обратной длины). К сожалению, многие группы совершили ошибку, просто сравнив глубину пропускания решетки, разделенную на константу, чтобы получить общую длину в качестве меры прочности решетки.Для сравнения в таблице 1 приведены значения κ для различных WBG, изготовленных различными исследовательскими группами с использованием метода ULI.

Таблица 1:

Коэффициент связи κ и PL для WBG, изготовленных различными исследовательскими группами с использованием метода ULI. Для сравнения, типичное значение κ для стандартных ВБР с УФ-записью в светочувствительном волокне находится в диапазоне от 150 до 300 м ^-1.

Силикатный боросиликат 9019 ] 902 902 902 902 902 902 902 902 902 — Burst 11127 902 — модулированный 9012 9022 — 12 902.52–3,51 9023 Полоса пропускания

Еще одним важным свойством WBG является ее полоса пропускания, которая является мерой диапазона длин волн, в котором WBG отражает свет. Полоса пропускания пика отражения может быть измерена на его полной ширине на полувысоте (FWHM). Однако более легко рассчитать ширину полосы между первыми нулями по обе стороны от пика отражения. Вычисляя разность постоянных распространения между первыми нулями и λ _B, ширина полосы определяется по формуле [36]

(5) Δλ = λB2neffκ2π2 + 1L2.

Из уравнения (5) следует, что ширина полосы слабых WBG ( κL <1) ограничена по длине, так что более длинная решетка имеет более узкую полосу пропускания. Напротив, для сильных ГВБ ( κL > 3) свет не проникает на всю длину решетки; таким образом, ширина полосы прямо пропорциональна коэффициенту связи и почти не зависит от длины. Следовательно, уменьшая κ , можно сузить ширину линии сильной WBG.

Из-за распределенного характера процесса отражения в WBG падающая волна проникает на определенное расстояние в решетку, прежде чем снова выйти на передний конец.Это эффективное расстояние при λ _B известно как глубина проникновения и может быть аппроксимировано для небольших изменений показателя преломления как [52], [53]

(6) D = tanh (κL) 2κ.

На рисунке 9 показано, что полосу пропускания WBG C-диапазона, изготовленных с использованием технологии ULI, можно настроить путем тщательного выбора длины WBG, прочности (путем изменения κ в течение рабочего цикла) и порядка.

Рисунок 9:

Ширина полосы WBG в C-диапазоне как функция глубины решетки для различных порядков WBG ( м, ) и длины ( L ).

Каждая точка данных представляет отдельный рабочий цикл. ГВБ были изготовлены методом модулированного взрыва в силикатном стекле.

3.4 Поперечное сечение WBG

Поперечное сечение WBG и, в свою очередь, модальный коэффициент перекрытия η , играет важную роль в определении прочности решетки. Методы формирования луча, используемые для управления поперечным сечением волноводов с фемтосекундной лазерной записью, можно найти в [10]. В этом разделе описаны те, которые имеют отношение к созданию ГВБ.

Мы используем щелевой метод для точного контроля поперечных сечений WBG [33]. Результирующие профили показателя преломления обычно имеют треугольную форму (рис. 5) и направляют циркулярно-симметричные формы [32], [54], [55]. Ограничение щелевого метода состоит в том, что для создания больших модифицированных площадей требуются фокусирующие объективы с низкой числовой апертурой, что затрудняет получение решеток с коротким шагом.

Brown et al. показали, что метод мультисканирования может быть использован для создания поперечных сечений WBG со ступенчатым профилем индекса [44].Техника гибкая; однако каждое лазерное сканирование должно быть синфазным, чтобы генерировать резонансный отклик.

В ситуациях, когда материал реагирует отрицательным изменением показателя преломления во время нанесения надписи, для управления поперечным сечением волновода обычно используются устройства с вдавленной оболочкой [3]. Гросс и др. продемонстрировали, что WBG, состоящие из периодических плоскостей, построенных из поперечной гексагональной решетки с более мелкими точечными элементами, могут быть созданы внутри волноводной структуры с вдавленной оболочкой для управления η (Рисунок 10) [29].Kroesen et al. объединили технику мультисканирования и расположение оболочки на основе модификаций типа II для увеличения модального коэффициента перекрытия WBG [49]. Как метод мультисканирования, так и подход с вдавленным покрытием страдают от завышенного времени изготовления, а увеличенное количество сканирований надписей также подвергает WBG изменяющимся условиям окружающей среды во время изготовления.

Рис. 10:

В конце, полученное в светлом поле микроскопическое изображение сверхструктуры WBG, на котором видна гексагональная решетка точечных элементов внутри сердцевины волновода.

На вставке показан трехмерный рендер конструкции (без изменения масштаба). Печатается с разрешения из [29].

Лазеры с высокой частотой следования импульсов, работающие в режиме кумулятивного нагрева, позволяют легко контролировать размер поперечного сечения волновода [56], [57]. Профиль индекса обычно сложный, состоящий из областей как положительного, так и отрицательного контраста [58], [59]. Однако ГВБ, созданные в режиме кумулятивного нагрева, основаны на формировании наноразмерных пустот, размер поперечного сечения которых невозможно контролировать [28].

3.5 Потери WBG

Количество света, теряемого через оптическое устройство, является ключевым параметром, который необходимо включать в любую спецификацию устройства. WBG, изготовленные на пассивных хостах с использованием ULI, имеют три основных источника потерь: потери Френеля, потери связи (CL) и PL. Вносимые потери (IL) или внеполосные потери (на длинноволновой стороне λ _B) являются суммой всех этих потерь. IL — это просто отношение измеренных передаваемых мощностей с WBG и без него, включенных в схему соединения волокна с волокном.Гель или масло для согласования показателей обычно наносят на все границы раздела воздух-стекло в этой установке с соответствующими показателями преломления, чтобы уменьшить потери Френеля, оставляя рассчитывать только CL и PL.

CL учитывает рассогласование мод (потери мощности при переходе от одной моды к другой из-за рассогласования в распределении поперечного электрического поля), которое возникает между оптическими волокнами и входами и выходами WBG. CL можно оценить, оценив соответствующие интегралы перекрытия формулы эффективности связи [60] с использованием профилей мод в ближнем поле волокон и WBG, снятых камерой CCD.

PL — это убыток, остающийся после вычитания CL из IL. В материалах с высоким показателем преломления метод резонанса Фабри-Перо может использоваться в качестве альтернативы для измерения ФЛ оптических устройств [61]. PL также можно определить, взяв соответствующую разницу между IL устройств разной длины, записанных в идентичных условиях (то есть методом сокращения). Этот метод предполагает идентичный CL, поэтому PL остается единственным оставшимся источником потерь. На рисунке 11 показаны PL и CL (рассчитанные с использованием метода сокращения) WBG C-диапазона разного порядка, изготовленных в силикатном стекле, с фиксированной энергией импульса и различными модулированными рабочими циклами импульсов.В качестве связующего волокна использовался одномодовый SMF-28.

Рисунок 11:

(A) PL и (B) CL WBG C-диапазона, рассчитанные на основе трех выборок разной длины с использованием метода сокращения.

ГВБ были изготовлены из силикатного стекла методом модулированного взрыва. В качестве связующего волокна использовался одномодовый SMF-28. Заштрихованная область представляет собой средний визуальный ориентир.

ФЛ на длине волны 1535 нм довольно постоянна и составляет в среднем 0,22 дБ / см. Разброс данных связан с ограниченным числом протестированных длин образцов (в данном случае 3) и невозможностью достичь точно таких же условий связывания с каждым образцом разной длины.Эти два последних пункта подчеркивают потенциальные недостатки метода сокращения, но оказались несущественными для наших результатов. Интересно отметить, что в отличие от результатов, показанных на рисунке 11A, Zhang et al. сообщили о сильном уменьшении ФЛ с увеличением рабочего цикла, объясняя это уменьшением рассеяния за счет углубления Δ n _AC [26]. Для сравнения в таблице 1 перечислены значения PL для множества WBG, изготовленных различными исследовательскими группами с использованием метода ULI.

CL на рисунке 11B явно меняется в зависимости от рабочего цикла из-за того, что размер управляемого WBG зависит от n _eff. По мере уменьшения рабочего цикла уменьшается n _eff, вызывая рост размера моды WBG, тем самым уменьшая количество света, попадающего в моду волокна SMF-28 и из него. В этих результатах CL, по крайней мере, в пять раз выше, чем соответствующий PL для любого заданного рабочего цикла, который фактически составляет большую часть общего IL. Следовательно, правильно спроектировав поперечное сечение WBG и n _eff, можно будет уменьшить IL до значения только PL.

Еще одним естественным источником потерь в WBG является постепенное уменьшение пропускания, ведущее к брэгговскому резонансу со стороны коротких волн, что можно увидеть на рисунках 3 и 4. Этот плавный профиль перехода демонстрирует потери из-за связи основной моды к континууму мод излучения. Это контрастирует с обычно дискретной модовой структурой оболочки ВБР и объясняется тем, что геометрия ВБР не имеет четко определенной оболочки [39]. Хотя радиационные потери ограничивают количество групп WBG, которые можно последовательно каскадировать рядом друг с другом, их силу можно в некоторой степени контролировать.Zhang et al. обнаружили, что WBG, изготовленные с использованием метода модулированных пакетов, имеют потери моды излучения ≈2 дБ, что намного меньше, чем потери> 5 дБ, связанные с WBG, сформированными методом одноимпульсного PbP [8]. Мы также заметили, что снижение потерь в моде излучения может быть достигнуто за счет увеличения рабочего цикла WBG.

3,6 Двулучепреломление

Двулучепреломление — это оптическое свойство, при котором показатель преломления материала изменяется в зависимости от направления поляризации света. Если WBG является двулучепреломляющим, с каждой осью поляризации будет связан свой пик брэгговского резонанса.Множественные резонансы Брэгга могут быть очевидны при исследовании неполяризованным источником света; однако, если двойное лучепреломление низкое, их невозможно разрешить, и для каждой оси поляризации необходимо использовать поляризованный источник зонда. Разницу в этих длинах волн Брэгга можно использовать как средство для определения степени двойного лучепреломления, используя следующее соотношение:

(7) ΔnB = λB2 − λB12Λ.

Двойное лучепреломление WBG может возникать из-за выбора подложки [49], лазерно-индуцированных напряжений [62], асимметричных волноводных мод [23] или самовыравнивающихся нанорешеток [63], [64].Техника ULI дает исследователям доступ к путям манипуляции двойным лучепреломлением, тем самым открывая путь для создания трехмерных поляризационно-зависимых / независимых оптических схем.

Самый простой способ создать большое двойное лучепреломление WBG — это с самого начала выбрать материал основы с двойным лучепреломлением. Kroesen et al. использовали ниобат лития для создания ГВБ с двулучепреломлением 3,5 × 10 ^–2 [49]. Однако в большинстве демонстраций ГВБ использовались материалы с низким уровнем двойного лучепреломления.

В бороалюмосиликатном стекле Zhang et al. использовали лазерные импульсы 100 фс и метод PbP для получения относительно слабых двухпиковых откликов WBG [23]. Эти два различных брэгговских резонанса, показанные на рисунке 12, обусловлены двойным лучепреломлением (1,9 × 10 ^–4), созданным из очень асимметричных (3 × 30 мкм) областей, модифицированных лазером. Используя метод модулированных пакетов с множественным сканированием, Brown et al. также создали двойное лучепреломляющее WBG (3,8 × 10 ^–4) в боросиликатном стекле [44].

Рисунок 12:

Спектральный отклик PbP WBG, выполненный из бороалюмосиликатного стекла.

Расщепление пиков соответствует двойному лучепреломлению WBG 1.9 × 10 ⁻⁴. Печатается с разрешения из [23].

В последующих экспериментах Zhang et al. сообщили о двойном лучепреломлении WBG (3,2 × 10 ^–4) в плавленом кварце с использованием метода модулированного всплеска и линейно поляризованного записывающего луча, ориентированного перпендикулярно направлению перемещения образца [26]. Зависимость двойного лучепреломления от поляризации записывающего луча была дополнительно исследована Fernandes et al.которые сообщили о значениях двойного лучепреломления 5,5 × 10 ^–5 и 2,1 × 10 ^–4 при 1550 нм для параллельной и перпендикулярной поляризаций записи, соответственно [65]. Большее двойное лучепреломление, связанное с перпендикулярной ориентацией, также соответствовало увеличению ФЛ в образце плавленого кварца.

Для того, чтобы преимущественно усилить и настроить существующее двойное лучепреломление WBG, Fernandes et al. изготовили параллельные следы лазерной модификации, также известные как стрессоры, вокруг WBG в плавленом кварце [62] (рис. 13).Максимальное изменение было получено при размещении стрессоров как можно ближе к WBG, не вызывая связи между WBG и треками стрессоров. Путем изготовления стрессоров на 20 мкм выше / ниже режима WBG (вдоль оси надписи) с использованием параллельного линейно поляризованного луча для надписи, двулучепреломление было уменьшено с 6,6 × 10 ^-5 до 1,5 × 10 ^-5. Напряжение 13 мкм по обе стороны от WBG с использованием перпендикулярного линейно поляризованного пишущего луча увеличивало двулучепреломление до 4.35 × 10 ⁻⁴.

Рис. 13:

Изготовление напряженной WBG, где E → V и E → H указывают ориентацию электрического поля для вертикальной ( V ) и горизонтальной ( H ) собственных мод поляризации волновода.

E → Par∥ и E → Per⊥ обозначают параллельную и перпендикулярную поляризацию пишущего лазера соответственно. На вставках показаны торцевые изображения ГВБ с вертикальными (слева) и горизонтальными (справа) дорожками напряжений. Печатается с разрешения из [62].

Точно так же дорожки напряжений, записанные 13 мкм по обе стороны от WBG, но с циркулярно поляризованным лучом (импульсы, растянутые до 400 фс), генерировали максимальное двойное лучепреломление (5 × 10 ^-4) в силикатном стекле (Schott IOG- 10), не влияя на профиль управляемого режима (рисунок 14). Начальное двойное лучепреломление WBG без треков напряжения составляло 2 × 10 ⁻⁵.

Рисунок 14:

Двойное лучепреломление WBG, вызванное соседними дорожками напряжения, записанными с помощью циркулярно поляризованного луча в силикатном стекле.

На вставке показаны стрессоры с интервалом 13 мкм, записанные импульсами 400 фс, 5 мкДж, 1 кГц, окружающими ГВБ при освещении светлым полем. Стрелка указывает расположение ГВБ.

3.7 Устойчивость к отжигу

WBG показывают потенциальное применение в телекоммуникациях, зондировании и в качестве лазерных источников, где требуются высокая стабильность и долговечность. Тестирование этих характеристик обычно включает в себя проведение различных исследований отжига и ускоренного срока службы ГВБ. Zhang et al.подвергали ГБР с PbP-записью в боро-алюмосиликате и модулированные ГБР с импульсной записью в плавленом кварце в несколько циклов нагрева до 750 ° C и 1000 ° C соответственно [23], [66]. В обоих случаях деградация WBG была очень незначительной до 500 ° C, с небольшим уменьшением глубины решетки и небольшим увеличением диаметра модового поля (MFD), что указывает на снижение эффективного показателя преломления. В бороалюмосиликатном стекле ограничение мод больше не наблюдалось при температуре выше 750 ° C, поскольку превышалась точка деформации 666 ° C.В плавленом кварце MFD увеличился на 50%, PL увеличился более чем в три раза, а глубина решетки упала на 27 дБ после обработки при 750 ° C. Волноводность прекращается после 1000 ° C, значения, которое выше точки деформации 893 ° C для плавленого кварца. Был сделан вывод, что в результате модулированные ГВБ с импульсной записью в плавленом кварце предпочтительны для высокотемпературных применений. Thiel et al. напротив, показали, что WBG PbP, изготовленные из плавленого кварца, были стабильны только до 250 ° C [25].

Деккер и др.изготовили WBG как в легированных, так и в нелегированных фосфатных стеклах и использовали их в качестве диагностических средств для мониторинга тонких изменений наведенного показателя преломления во время экспериментов по фотоотжигу и термическому отжигу [67]. Было обнаружено, что глубина решетки со временем уменьшалась, длина брэгговской волны синего цвета сдвигалась, а MFD WBG увеличивался. Это было связано с уменьшением как n _eff, так и Δ n _AC, и было показано, что оно зависит как от длины волны, так и от уровня примеси.Как для легированных, так и для нелегированных образцов фосфата фотоотжиг происходил из-за поглощения видимого света, что приводило к аннигиляции центров окраски, индуцированной во время процесса фемтосекундной записи, подобно тому, что наблюдается в светочувствительных волокнах [15]. Хотя эти центры окраски чувствительны к фотообесцвечиванию, они термически устойчивы до 70 ° C. Напротив, было показано, что WBG в матрице из легированного силикатного стекла обладают улучшенными оптическими свойствами во время экспериментов по фотоотжигу. В этом случае контраст показателя преломления ГРБ был фотостабильным [68].Волноводные лазеры (WGL), использующие этот стеклянный корпус, показали снижение порога и увеличение выходной мощности с течением времени из-за уменьшения PL.

Multiscan WBG были вписаны в ниобат лития очень близко к порогу между модификациями типов I и II Kroesen et al. [49]. Было показано, что после термообработки при 250 ° C в течение 24 ч коэффициент отражения ГВБ несколько снизился; однако спектральные свойства улучшились. Убраны нежелательные боковые лепестки, спектр отражения стал более симметричным, а пропускание улучшилось для обеих поляризаций.Более того, никакого ухудшения характеристик WBG не наблюдалось в течение периода времени в несколько месяцев после отжига.

Ссылки

[1] Дэвис К.М., Миура К., Сугимото Н., Хирао К. Создание стеклянных волноводов с помощью фемтосекундного лазера. Opt Lett 1996; 21: 1729–31. Искать в Google Scholar

[2] Glezer EN, Milosavljevic M, Huang L, et al. Трехмерное оптическое хранилище внутри прозрачных материалов. Opt Lett 1996; 21: 2023–5. Искать в Google Scholar

[3] Gross S, Dubov M, Withford MJ.Об использовании схемы типа I и II для классификации сверхбыстрой лазерной фотоники с прямой записью. Opt Express 2015; 23: 7767. Искать в Google Scholar

[4] Гаттасс Р.Р., Мазур Э. Фемтосекундная лазерная микрообработка прозрачных материалов. Нат Фотон 2008; 2: 219–25. Искать в Google Scholar

[5] Della Valle G, Osellame R, Laporta P. Микрообработка фотонных устройств с помощью фемтосекундных лазерных импульсов. J Opt A Pure Appl Opt 2009; 11: 13001. Искать в Google Scholar

[6] Ams M, Marshall GD, Dekker P, Piper JA, Withford MJ.Сверхбыстрые активные устройства с лазерной записью. Laser Photon Rev 2009; 3: 535–44. Искать в Google Scholar

[7] Ams M, Little DJ, Withford MJ. Модификации показателя преломления, индуцированные фемтосекундным лазером, для обработки фотонных устройств. В кн .: Лазерный рост и обработка фотонных устройств, Вайнос Н.А., под ред. Глава 10. Кембридж, Великобритания, Woodhead Publishing Limited, 2012: 305–32. Искать в Google Scholar

[8] Osellame R, Cerullo G, Ramponi R, eds. Фемтосекундная лазерная микрообработка, Том 123 Тематики прикладной физики.Берлин / Гейдельберг, Springer, 2012. Поиск в Google Scholar

[9] Чоудхури Д., Макдональд-младший, Кар А.К. Сверхбыстрая лазерная надпись: перспективы будущих интегрированных приложений. Laser Photon Rev 2014; 8: 827–46. Искать в Google Scholar

[10] Gross S, Withford MJ. Сверхбыстрая интегрированная трехмерная фотоника с лазерной гравировкой: проблемы и новые приложения, Nanophotonics 2015; 4: 332–52. Искать в Google Scholar

[11] Стоян Р., Д’Амико К., Бхуян М., Ченг Г. Сверхбыстрая лазерная фотоинформация волноводных структур с большой площадью моды в объемных диэлектриках.Opt Laser Technol 2016; 80: 98–103. Искать в Google Scholar

[12] Marshall GD, Ams M, Withford MJ. Волноводно-брэгговские решетки с прямой лазерной записью в массивном плавленом кварце. Opt Lett 2006; 31: 2690–1. Искать в Google Scholar

[13] Hill K, Meltz G. Основы и обзор технологии волоконной брэгговской решетки. J Lightw Technol 1997; 15: 1263–76. Искать в Google Scholar

[14] Kashyap R. Fiber Bragg Gratings Academic Press. 2-е изд. Берлингтон, Массачусетс, США, Elsevier, 2009. Искать в Google Scholar

[15] Отонос А., Калли К.Волоконные решетки Брэгга: основы и приложения в телекоммуникациях и зондировании. Норвуд, Массачусетс, Artech House, Inc., 1999. Поиск в Google Scholar

[16] Thomas JU, Voigtländer C, Becker RG, Richter D, Tünnermann A, Nolte S. Волоконные решетки с записью фемтосекундных импульсов: новый путь к интегрированным волоконная технология. Laser Photon Rev 2012; 6: 709–23. Искать в Google Scholar

[17] Мало Б., Хилл К., Билодо Ф., Джонсон Д. К., Альберт Дж. Поэтапное изготовление микробрэгговских решеток в светочувствительном волокне с использованием методов модификации показателя преломления с помощью одиночного эксимерного импульса.Электронная почта 1993; 29: 1668–9. Искать в Google Scholar

[18] Мартинес А., Дубов М., Хрущев И., Беннион И. Прямая запись волоконных брэгговских решеток фемтосекундным лазером. Электронная почта 2004; 40: 1170–2. Искать в Google Scholar

[19] Викшак Э., Бургхофф Дж., Уилл М., Нолте С., Тюннерманн А., Габлер Т. Запись волоконных брэгговских решеток с помощью фемтосекундных импульсов с использованием метода «точка за точкой». В: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Burghoff J, ed., Vol 2, CThM7, 2004. Искать в Google Scholar

[20] Камата М., Обара М.Волноводные фильтры Брэгга внутри объемных стекол, интегрированные с помощью фемтосекундной лазерной обработки. В: CLEO / Europe, 2005 Конференция по лазерам и электрооптике в Европе. IEEE, 2005. Поиск в Google Scholar

[21] Zhang HB, Eaton SM, Li JZ, Herman PR. Фемтосекундная лазерная запись типа II волноводов с брэгговской решеткой в объемном стекле. Электронная почта 2006; 42: 1223–4. Искать в Google Scholar

[22] Zhang HB, Eaton SM, Li JZ, Herman PR. Фемтосекундная лазерная прямая запись многоволновых брэгговских волноводов в стекле.Opt Lett 2006; 31: 3495–7. Искать в Google Scholar

[23] Zhang HB, Eaton SM, Li JZ, Nejadmalayeri AH, Herman PR. Волноводы с высокопрочными брэгговскими решетками типа II, записываемые ультракороткими лазерными импульсами. Opt Express 2007; 15: 4182–91. Искать в Google Scholar

[24] Gross S, Withford MJ, Fuerbach A. Прямая лазерная маркировка волноводных брэгговских решеток с периодом 270 нм. В кн .: Конференция по лазерам и электрооптике. Тихоокеанское оптическое общество Америки, 2011: C848. Искать в Google Scholar

[25] Thiel M, Flachenecker G, Schade W.Фемтосекундная лазерная запись пучков волноводов с брэгговскими решетками в объемном стекле. Opt Lett 2015; 40: 1266. Искать в Google Scholar

[26] Zhang HB, Eaton SM, Herman PR. Одноступенчатая запись волноводов с брэгговской решеткой в плавленом кварце с помощью фемтосекундного волоконного лазера с внешней модуляцией. Opt Lett 2007; 32: 2559–61. Искать в Google Scholar

[27] Chung JH, Gu Y, Fujimoto JG. Волноводные брэгговские решетки субмикронного периода с прямой записью с помощью фемтосекундного генератора с длиной волны 800 нм. В кн .: Конференция по лазерам и электрооптике.Оптическое общество Америки, 2007: CThS4. Искать в Google Scholar

[28] Miese CT, Withford MJ, Fuerbach A. Прямая запись волноводных брэгговских решеток с помощью фемтосекундного лазера в режиме квазикумулятивного нагрева. Опт Экспресс 2011; 19: 19542. Искать в Google Scholar

[29] Gross S, Ams M, Lancaster DG, Monro TM, Fuerbach A, Withford MJ. Фемтосекундные сверхструктурные волноводные брэгговские решетки с прямой записью в ZBLAN. Opt Lett 2012; 37: 3999. Искать в Google Scholar

[30] Marshall GD, Dekker P, Ams M, Piper JA, Withford MJ.Непосредственно написанный монолитный волноводный лазер, включающий волноводно-брэгговскую решетку с распределенной обратной связью. Opt Lett 2008; 33: 956–8. Искать в Google Scholar

[31] Ха С., Амс М., Маршалл Г.Д. и др. Управление светопропусканием в элементах связи на основе брэгговских решеток со сдвигом по фазе с лазерной записью. Opt Lett 2011; 36: 1380–2. Искать в Google Scholar

[32] Marshall GD, Jesacher A, Thayil A, Withford MJ, Booth MJ. Трехмерное отображение фотонных структур с прямой записью. Opt Lett 2011; 36: 695.Искать в Google Scholar

[33] Ams M, Marshall GD, Spence DJ, Withford MJ. Метод формирования щелевого пучка для изготовления симметричных волноводов с прямой записью фемтосекундным лазером в объемных стеклах. Opt Express 2005; 13: 5676–81. Искать в Google Scholar

[34] Ярив А. Теория связанных мод для волноводной оптики. IEEE J Quantum Electron 1973; 9: 919–33. Искать в Google Scholar

[35] Басс М., Енох Дж. М., Ван Страйланд Е. В., Вулф В. Л.. Справочник по оптике. Том IV. 2-е изд. Нью-Йорк, McGraw-Hill Professional, 1995.Искать в Google Scholar

[36] Эрдоган Т. Спектры волоконной решетки. J Lightw Technol 1997; 15: 1277–94. Искать в Google Scholar

[37] Bragg WL. Дифракция коротких электромагнитных волн на кристалле. Proc Cambr Philos Soc 1914; 17: 43–57. Искать в Google Scholar

[38] Когельник Х. Теория связанных волн для толстых голограммных решеток. Bell Syst Tech J, 1969; 48: 2909–47. Искать в Google Scholar

[39] Mizrahi V, Sipe JE. Оптические свойства светочувствительных волоконных фазовых решеток.J Lightw Technol 1993; 11: 1513–7. Искать в Google Scholar

[40] Sipe JE, Poladian L, de Sterke CM. Распространение через неоднородные решетчатые структуры. J Opt Soc Am A 1994; 11: 1307. Искать в Google Scholar

[41] Гросс С. Волноводные лазеры среднего ИК диапазона с прямой записью. Докторская диссертация, Университет Маккуори, 2012 г. Поиск в Google Scholar

[42] Амс М., Деккер П., Маршалл Г.Д., Витфорд М.Дж. Монолитный волноводный лазер на Yb мощностью 100 мВт, изготовленный методом прямой записи фемтосекундного лазера.Opt Lett 2009; 34: 247–9. Искать в Google Scholar

[43] Долгалева К., Малакарн А., Таннури П. и др. Интегрированный оптический временной преобразователь Фурье на основе волновода с чирпированной брэгговской решеткой. Opt Lett 2011; 36: 4416–8. Искать в Google Scholar

[44] Браун Г., Томсон Р.Р., Кар А.К., Псаила Н.Д., Букей Х.Т. Сверхбыстрая лазерная маркировка волноводов с брэгговской решеткой методом мультисканирования. Opt Lett 2012; 37: 491. Искать в Google Scholar

[45] Horn W, Kroesen S, Herrmann J, Imbrock J, Denz C.Электрооптические перестраиваемые волноводные брэгговские решетки в ниобате лития, индуцированные фемтосекундной лазерной записью. Opt Express 2012; 20: 26922. Искать в Google Scholar

[46] Grenier JR, Fernandes LA, Herman PR. Фемтосекундная лазерная запись оптических краевых фильтров в оптических волноводах из плавленого кварца. Опт Экспресс 2013; 21: 4493. Искать в Google Scholar

[47] Zeil P, Voigtländer C, Thomas JU, Richter D, Nolte S. Фемтосекундные индуцированные лазером аподизированные волноводы с брэгговской решеткой. Opt Lett 2013; 38: 2354.Искать в Google Scholar

[48] McMillen BW, Li M, Huang S, Zhang B, Chen KP. Сверхбыстрое лазерное изготовление брэгговских волноводов в халькогенидном стекле. Opt Lett 2014; 39: 3579–82. Искать в Google Scholar

[49] Kroesen S, Horn W, Imbrock J, Denz C. Электрооптический перестраиваемый волновод со встроенными мультисканированными решетками Брэгга в ниобате лития путем прямой записи фемтосекундным лазером. Opt Express 2014; 22: 23339. Искать в Google Scholar

[50] Спаленяк И., Гросс С., Йованович Н. и др.Многополосная обработка многомодового света: объединение трехмерных фотонных фонарей с волноводными решетками Брэгга. Laser Photon Rev 2014; 8: L1–5. Поиск в Google Scholar

[51] Деккер П., Амс М., Кальмано Т. и др. Сужение спектра волноводных лазеров на Yb: YAG за счет гибридной интеграции со сверхбыстрыми лазерными решетками Брэгга. Опт Экспресс 2015; 23: 2019 5. Искать в Google Scholar

[52] Бабич Д., Корзин С. Аналитические выражения для задержки отражения, глубины проникновения и поглощения четвертьволновых диэлектрических зеркал.IEEE J Quantum Electron 1992; 28: 514–24. Искать в Google Scholar

[53] Yelen K, Hickey LMB, Zervas MN. Новый подход к проектированию волоконных РОС-лазеров с повышенной эффективностью. IEEE J Quantum Electron 2004; 40: 711–20. Искать в Google Scholar

[54] Little DJ, Ams M, Dekker P, Marshall GD, Dawes JM, Withford MJ. Фемтосекундная лазерная модификация плавленого кварца: влияние поляризации записи на кольцевую структуру Si-O. Opt Express 2008; 16: 20029–37. Искать в Google Scholar

[55] Gross S, Ams M, Palmer G, et al.Сверхбыстрая лазерная надпись в мягких стеклах: сравнительное исследование режимов атермической и термической обработки для волноводной оптики. Int J Appl Glass Sci 2012; 3: 332–48. Искать в Google Scholar

[56] Шаффер CB, Гарсия Дж. Ф., Мазур Э. Объемный нагрев прозрачных материалов с помощью фемтосекундного лазера с высокой частотой повторения. Appl Phys A Mater Sci Process 2003; 76: 351–4. Искать в Google Scholar

[57] Eaton SM, Zhang HB, Herman PR, et al. Эффекты накопления тепла в волноводах с фемтосекундной лазерной записью и переменной частотой следования.Opt Express 2005; 13: 4708–16. Искать в Google Scholar

[58] Йованович Н., Гросс С., Мизе С., Фуэрбах А., Лоуренс Дж., Витфорд М.Дж. Многомодовые волноводы с прямой лазерной записью для астрономических приложений. В: Proc. SPIE 7739, Современные технологии в космических и наземных телескопах и приборах. Международное общество оптики и фотоники, Сан-Диего, Калифорния, 2010: 773923. Искать в Google Scholar

[59] Arriola A, Gross S, Jovanovic N, et al. Волноводы с малыми потерями на изгибе позволяют создавать компактные и эффективные 3D-фотонные чипы.Опт Экспресс 2013; 21: 2978. Искать в Google Scholar

[60] Маркузе Д. Оптика передачи света. 1-е изд. Нью-Йорк, компания Van Nostrand Reinhold, 1972. Поиск в Google Scholar

[61] Титтельбах Г., Рихтер Б., Карте В. Сравнение трех методов передачи для интегрированного измерения потерь распространения в оптическом волноводе. Pure Appl Opt J Eur Opt Soc Pt A 1993; 2: 683–700. Искать в Google Scholar

[62] Fernandes LA, Grenier JR, Herman PR, Aitchison JS, Marques PVS. Настройка двулучепреломления под действием напряжения в волноводах из плавленого кварца, изготовленных фемтосекундным лазером.Opt Express 2012; 20: 24103. Искать в Google Scholar

[63] Sudrie L, Franco M, Prade B, Mysyrewicz A, Mysyrowicz A. Создание постоянных двулучепреломляющих микрослоев в массивном кварцевом стекле с помощью фемтосекундных лазерных импульсов. Opt Commun 1999; 171: 279–84. Искать в Google Scholar

[64] Шимоцума Ю., Казанский П.Г., Цю Дж. Р., Хирао К. Самоорганизованные нанорешетки в стекле при облучении ультракороткими световыми импульсами. Phys Rev Lett 2003; 91: 247405. Искать в Google Scholar

[65] Fernandes LA, Grenier JR, Herman PR, Aitchison JS, Marques PVS.Фемтосекундное лазерное изготовление двулучепреломляющих направленных ответвителей в качестве поляризационных светоделителей в плавленом кварце. Opt Express 2011; 19: 11992–9. Искать в Google Scholar

[66] Zhang HB, Ho S, Eaton SM, Li JZ, Herman PR. Трехмерная оптическая сенсорная сеть, записанная в стекле из плавленого кварца с фемтосекундным лазером. Opt Express 2008; 16: 14015–23. Искать в Google Scholar

[67] Dekker P, Ams M, Marshall GD, Little DJ, Withford MJ. Динамика отжига волноводных брэгговских решеток: свидетельство центров окраски, индуцированных фемтосекундным лазером.Opt Express 2010; 18: 3274–83. Искать в Google Scholar

[68] Duan Y, Dekker P, Ams M, Palmer G, Withford MJ. Исследование временной зависимости фемтосекундных лазерных записанных волноводных лазеров на силикатном и фосфатном стекле, легированном Yb. Opt Mater Express 2015; 5: 416. Искать в Google Scholar

[69] Мало Б., Хилл К., Терио С., Билодо Ф., Джонсон Д., Альберт Дж. Аподизированные отражатели с брэгговской решеткой в волокне, отпечатанные с помощью фазовой маски. Электронная почта 1995; 31: 223–5. Искать в Google Scholar

[70] Войтлендер К., Цейл П., Томас Дж. Ю и др.Аподизированные брэгговские волноводы из плавленого кварца, индуцированные fs-лазером. Proc SPIE 2011; 7925: 79250Y – 79250Y-7. Поиск в Google Scholar

[71] Уильямс Р.Дж., Фойгтлендер К., Маршалл Г.Д. и др. По пунктам нанесение аподизированных волоконных решеток Брэгга. Opt Lett 2011; 36: 2988. Искать в Google Scholar

[72] Zhang HB, Herman PR. Фемтосекундная лазерная прямая запись волноводов с чирпированной брэгговской решеткой внутри кварцевого стекла. В кн .: Брэгговские решетки, светочувствительность и поляризация в стеклянных волноводах.Вашингтон, округ Колумбия, OSA, 2007. Поиск в Google Scholar

[73] Zhang HB, Herman PR. Волноводы с чирпированной брэгговской решеткой, записанные непосредственно внутри кварцевого стекла с помощью ультракороткого волоконного лазера с внешней модуляцией. Photon Technol Lett IEEE 2009; 21: 277–9. Искать в Google Scholar

[74] Haus H, Shank C. Антисимметричный конус лазеров с распределенной обратной связью. IEEE J Quantum Electron 1976; 12: 532–9. Искать в Google Scholar

[75] Амс М., Деккер П., Маршалл Г.Д., Витфорд М.Дж. Сверхбыстрый двухволновый волноводный лазер с лазерной записью.Opt Lett 2012; 37: 993–5. Искать в Google Scholar

[76] Grenier JR, Fernandes LA, Aitchison JS, Marques PVS, Herman PR. Фемтосекундное лазерное изготовление волноводов с брэгговской решеткой со сдвигом фазы в плавленом кварце. Opt Lett 2012; 37: 2289. Искать в Google Scholar

[77] Eggleton BJ, Krug PA, Poladian L, Ouellette F. Длинные периодические сверхструктурные брэгговские решетки в оптических волокнах. Электронная почта 1994; 30: 1620–2. Искать в Google Scholar

[78] Taccheo S, Della Valle G, Osellame R, et al.Er: Yb-легированный волноводный лазер, изготовленный с помощью фемтосекундных лазерных импульсов. Opt Lett 2004; 29: 2626–8. Искать в Google Scholar

[79] Дуан Ю., Деккер П., Яатинен Э. и др. Волноводный лазер DFB с узкой шириной линии, изготовленный с помощью сверхбыстрой лазерной надписи. IEEE Photon Technol Lett 2014; 26: 2499–502. Искать в Google Scholar

[80] Lee KKC, Mariampillai A, Haque M, Standish BA, Yang VXD, Herman PR. Температурно-компенсированный волоконно-оптический датчик 3D формы на основе фемтосекундных лазерных волноводов с прямой записью на брэгговских решетках.Opt Express 2013; 21: 24076–86. Искать в Google Scholar

[81] Биркс Т.А., Грис-Санчес И., Йеролацитис С., Леон-Саваль С.Г., Томсон Р.Р. Фотонный фонарь. Adv Opt Photon 2015; 7: 107. Искать в Google Scholar

[82] Томсон Р.Р., Биркс Т.А., Леон-Саваль С.Г., Кар А.К., Бланд-Хоутхорн Дж. Сверхбыстрая лазерная надпись интегрированного фотонного фонаря. Opt Express 2011; 19: 5698–705. Искать в Google Scholar

[83] Kroesen S, Tekce K, Imbrock J, Denz C. Монолитное изготовление квазисинхронизированных волноводов с помощью фемтосекундного лазера, структурирующего нелинейность χ (2).Appl Phys Lett 2015; 107: 101109. Искать в Google Scholar

[84] Osellame R, Hoekstra HJWM, Cerullo G, Pollnau M. Микроструктурирование фемтосекундного лазера: инструмент, позволяющий создавать оптико-жидкостные Lab-on-Chips. Laser Photon Rev 2011; 5: 442–63. Искать в Google Scholar

[85] Maselli V, Grenier JR, Ho S, Herman PR. Оптофлюидный сенсор с записью на фемтосекундном лазере: брэгговская решетка, непрозрачное зондирование микрожидкостного канала. Opt Express 2009; 17: 11719–29. Искать в Google Scholar

Волоконная брэгговская решетка Дилатометрия в экстремальных магнитных полях и криогенных условиях

Abstract

В этой работе мы рассматриваем методы одномодовой брэгговской решетки SiO ₂ для дилатометрических исследований небольших монокристаллических образцов в экстремальных условиях. среды очень сильных, непрерывных и импульсных магнитных полей до 150 Тл и при криогенных температурах до <1 К.Определенные материалы миллиметровой длины измеряются в рамках разработки методики, включая металлические, изоляционные и радиоактивные соединения. Обсуждаются экспериментальные стратегии для наблюдения и анализа соответствующего теплового расширения и магнитострикции материалов, которые могут достигать чувствительности к деформации ( ΔL / L ) на уровне нескольких долей на сто миллионов (≈10 ⁻⁸). . Влияние экспериментальных артефактов, таких как артефакты, связанные с температурной зависимостью показателя дифракции волокна, вращением поляризации света в магнитных полях и пониженной передачей деформации от миллиметровых образцов, анализируется количественно с использованием аналитических моделей, доступных в литературе.Мы сравниваем экспериментальные результаты с предсказаниями модели в пределе малой выборки и обсуждаем выявленные расхождения.

Ключевые слова: одномодовые волоконные брэгговские решетки, ВБР, большие импульсные магнитные поля, сверхпроводящие магниты, магнитострикция, тепловое расширение, квантовые осцилляции, фазовые переходы

1. Введение

Брэгговские решетки записываются на длину оптического волокно, обычно настроенное на отражение определенной длины волны инфракрасного света, используемого в телекоммуникациях.В качестве тензодатчиков длина волны, отраженная по Брэггу, контролирует расстояние между решеткой и, следовательно, обеспечивает измерение деформации по длине чувствительной области с точностью ΔL / L ~ 10 ^-8. В результате волоконные брэгговские решетки (ВБР) хорошо подходят для зондирования и используются для измерения расширения, температуры, давления, поглощения / диффузии газа (влаги), а также других свойств [1,2,3,4,5] . ВБР особенно подходят для зондирования в экстремальных условиях из-за их невосприимчивости к электромагнитным помехам и возможности быстрого и точного опроса.Присоединяя небольшие ВБР к монокристаллическим образцам миллиметрового размера, можно обнаруживать небольшие изменения длины образца, вызванные чрезвычайно большими магнитными полями (магнитострикция), охватывающими диапазон от нескольких Тесла в сверхпроводящих магнитах до 150 Тл в разрушающем состоянии. импульсные электромагниты или изменения температуры (тепловое расширение) при чрезвычайно низких температурах от комнатной до T <1 K.

Тепловое расширение и магнитострикция являются фундаментальными термодинамическими величинами, которые напрямую выводятся из свободной энергии Гиббса G ( п, Т, Н ) материалов.Изменения в G , вызванные изменяющимися внешними параметрами, такими как давление ( p ), температура ( T ) или магнитное поле ( H ), могут быть изучены с помощью коэффициента теплового расширения α = ∂ ² G / ∂p∂T или коэффициент магнитострикции λ = ∂ ² G / ∂p∂H соответственно. Таким образом, методы дилатометрии относятся к базовому набору экспериментальных датчиков, имеющихся в лабораториях материаловедения.Эти методы используются наряду с другими фундаментальными магнитными, электрическими и тепловыми возможностями для идентификации состояний вещества, для обнаружения классических и квантовых фазовых переходов между различными основными состояниями, а также для понимания характеристик и природы таких переходов и преобразований.

По сравнению, например, с измерениями электрического переноса или магнитных свойств, методы дилатометрии медленно догоняют достижения в области быстрых и сверхбыстрых измерений, которые необходимы, когда временные рамки экстремальных импульсов магнитного поля становятся всего лишь микросекундами.Зондирование магнитострикции с помощью одномодового SiO ₂ ВБР в импульсных магнитных полях успешно используется в Национальной лаборатории сильных магнитных полей (NHMFL) с разрешением до нескольких долей на сто миллионов ( ΔL / L ≈ 10 ^{— 8}) в лучшем случае. Эта возможность позволяет изучать различные изолирующие и металлические системы конденсированного вещества, включая геометрически фрустрированные магниты, квантовые магниты, мультиферроики, а также антиферромагнетики на основе урана и церия [6,7,8,9,10,11,12,13 , 14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30].показан пример магнитоупругих эффектов в импульсных магнитных полях до 60 Тл при криогенных температурах на образце диоксида урана (UO ₂), который является наиболее часто используемым ядерным топливом. Интересное поведение этого материала, то есть вызванная полем деформационная петля типа «бабочка», характерная для пьезомагнетиков, обусловлено его специфическим антиферромагнитным состоянием типа 3 k ниже T = 30 K, которое нарушает симметрию относительно обращения времени. Рекордно высокие поля переключения при ± 18 Тл маркируют антиферромагнитные домены, которые переворачиваются [23].В этой обзорной статье мы обсуждаем экспериментальные подходы, которые используются в трех различных временных масштабах (миллисекунды, микросекунды и наносекунды), а также применимость техники, чувствительность и преимущества по сравнению с традиционными методами. Мы также рассматриваем различные артефакты, включая неравномерную передачу деформации от процедур склеивания и уменьшенные размеры образца, а также вращение оптической поляризации (Фарадея) из-за большого магнитного поля.

Магнитострикция в зависимости от магнитного поля для монокристаллического образца UO ₂, измеренная при 2.5 К и 4 К в течение 25-миллисекундного импульсного поля, превышающего 60 Тл. Магнитное поле прикладывали вдоль кристаллографического направления [111] в последовательности, обозначенной номерами от (1) до (5). Необратимый переход наблюдается при первом приложении магнитного поля до 20 Тл (1). При инверсии магнитного поля магнитострикция тоже меняет знак (пьезомагнетизм), и необратимый переход теперь намного резче (2). Два последовательных импульса в одном направлении накладываются друг на друга без необратимости (3).Магнитострикция ΔL / L снова меняет знак, когда направление магнитного поля меняется на положительное (4), и становится обратимым, когда второй импульс прикладывается в том же направлении (5). Эти результаты впервые обнаружили пьезомагнетизм в UO ₂, технологически важном материале, а также в самом сильном из известных пьезомагнетиков [23]. Эти данные были получены с помощью камеры InGaAs с линейным массивом 46 кГц, описанной в разделе 2.2 ниже. Достигнутое в этом эксперименте разрешение ΔL / L составляет приблизительно 2 × 10 ⁻⁶.

2. Материалы и методы

Магнитострикция наиболее точно измеряется в статических магнитных полях с помощью емкостного дилатометра, когда изменение длины образца перемещает одну пластину параллельного пластинчатого конденсатора [30,31,32,33] с чувствительность на уровне ΔL / L = 10 ⁻¹⁰. Устройство с пластиковым корпусом ранее испытывалось в импульсных магнитных полях [34], но вихревые токи в относительно небольших пластинах конденсатора, а также сильная механическая вибрация, вызываемая импульсом поля, ограничивали чувствительность к деформации до ΔL / L . ~ 10 ⁻⁵.Другие методы, чувствительные к деформации, например, с использованием резистивных тензодатчиков из фольги [35], пьезорезисторов [36] и пьезорезистивных кантилеверов [37], были протестированы в аналогичных средах с разной степенью успеха. Однако чувствительность резистивных тензодатчиков серьезно снижается из-за распространенного электромагнитного шума. Рабочие характеристики пьезомагнитных устройств, в свою очередь, ограничены их сильными упругими / электрическими свойствами, зависящими от температуры, что приводит к сильно зависящей от температуры чувствительности и собственному дрейфу (зависимости от времени) их электрических свойств.

Оптический датчик деформации ВБР имеет значительные преимущества в этой сложной среде. Он в значительной степени нечувствителен к электромагнитным помехам, в частности к электромагнитной индукции и последующим электродвижущим силам, вызванным быстро изменяющимся магнитным полем, которое может создавать пики в сотни вольт на электрической проводке. Кроме того, их чувствительность к механической вибрации может быть снижена до гораздо меньшей, чем это можно увидеть в емкостных дилатометрах. Это преимущество, которое разделяют другие тензодатчики, которые крепятся непосредственно к образцу.Однако из-за небольшого диаметра оптических волокон требуется гораздо меньшая площадь поверхности, чем у классического резистивного фольгированного измерителя. По нашим оценкам, сила, прикладываемая оптоволокном телекоммуникационного типа 125 мкм к исследуемым образцам, находится в диапазоне 1–3 Ньютона (~ 1/20 силы, которую можно приложить кончиками пальцев). Следовательно, образец испытывает очень низкое приложенное напряжение от процесса соединения, и можно исследовать меньшие, чем традиционные размеры образца (см. Раздел 4.4).

Системы опроса ВБР могут быть сконструированы с частотной характеристикой, соответствующей временной шкале экспериментально созданных магнитных полей [38,39,40,41,42].Непрерывные магнитные поля в диапазоне десятков Тесла создаются сверхпроводящими (20 Тл), резистивными (35 Тл) и гибридными (45 Тл) электромагнитами [40]. В этих случаях достаточно времени опроса в миллисекундах. Импульсные магниты, управляемые батареей конденсаторов, до 100 Тл обычно длятся десятые доли миллисекунд и требуют скорости сбора данных в микросекундной области [38,39,41]. Магнитные поля сверх этих значений, до 250 Тл, в настоящее время могут быть созданы только с помощью разрушающих однооборотных магнитов [42].Такие магнитные импульсы длятся всего несколько микросекунд, и ВБР, прикрепленные к материалам, должны опрашиваться каждые несколько наносекунд.

2.1. Быстрый (миллисекундный временной масштаб) опрос ВБР с использованием лазеров со свипированием длины волны

Лазерные системы со свипированием длины волны, основанные на перестраиваемых лазерных источниках, могут использоваться в диапазоне 1500–1600 нм для опроса ВБР на частотах до 5 кГц, таких как коммерчески доступный Hyperion ^{® Семейство инструментов}, производимое Micron Optics, Атланта, Джорджия, США.Частота дискретизации обеспечивает удобное усреднение по времени, используемое для повышения чувствительности, и быстрое реагирование на фазовые превращения в материале или на изменяющуюся среду. Этот класс запросчиков включает опцию световой деполяризации, которая делает их пригодными для работы в условиях сильного магнитного поля и идеально подходит для дилатометрии на основе ВБР в непрерывных магнитных полях и / или гидростатических давлениях [27]. Мы внедрили компактную и портативную систему опроса с разверткой по длине волны. Мы успешно использовали его в NHMFL для дилатометрических исследований материалов в сверхпроводящих (15 Тл), резистивных (35 Тл) и гибридных (45 Тл) магнитах при криогенных температурах до 0.3 К (см.). Возможности мультиплексирования цепи обнаружения позволили одновременный мониторинг нескольких образцов и их соответствующих эталонных каналов. Более того, свипируемая длина волны источника света в этом типе применения подразумевает чрезвычайно низкую мощность (0,06 мВт) по сравнению с широкополосными оптическими источниками в том же диапазоне длин волн, что делает этот прибор идеальным помощником при криогенных температурах. На чувствительность систем опроса ВБР напрямую влияет спектральная ширина пика отраженного света в условиях Брэгга.Как обсуждается ниже, полная ширина на половине высоты ( FWHM ) пика, отраженного ВБР, обратно пропорциональна длине ВБР с ВБР длиной 2 мм (изготовленной Technica SA, Атланта, Джорджия, США), обычно отражающий пик шириной ≈ 1 нм. Алгоритм обнаружения пиков, реализованный в семействе приборов Hyperion ^®, в настоящее время требует FWHM ≤ 1 нм, что затрудняет измерения образцов размером менее 2 мм. Чувствительность, достигаемая с помощью этого метода, может достигать нескольких сотен миллионов ( ΔL / L ≈ 10 ^-8), как показано ниже, в разделе 3.1.

Экспериментальная установка для опроса волоконных брэгговских решеток (ВБР) с помощью лазерного источника с качающейся длиной волны, такого как прибор Micron Optics Hyperion ^®. λ _B — длина волны Брэгга, n — показатель дифракции волокна, а d — шаг решетки.

2.2. Очень быстрый (микросекундная шкала времени) опрос ВБР с использованием широкополосного света и камеры линейного массива

В нашей схеме опроса 46 кГц ВБР освещается широкополосным источником белого света в инфракрасном телекоммуникационном спектре (~ 1500–1600 нм) с использованием коммерческий суперлюминесцентный светодиод (СЛЭД).Узкая спектральная полоса около 1550 нм, которая отражается ВБР, отводится через циркулятор на 0,5-метровый спектрометр, где она спектрально рассеивается и обнаруживается камерой линейного сканирования InGaAs. Схема улучшенной версии установки, используемой Daou et al. [6], включая скремблер поляризации света, показан на. Теоретические пределы точности вытекают из технических характеристик доступных компонентов, таких как длина ВБР, характеристики решетки спектрометра и динамический диапазон камеры. Для неразрушающих импульсных полей (длительность в миллисекундах) теперь доступны линейно-матричные камеры, которые могут захватывать весь спектр отражения ВБР с частотой до 150 кГц (временной интервал между спектрами <10 мкс).Наилучшее соотношение сигнал / шум достигается за счет использования максимально необходимой освещенности, так что используется полный динамический диапазон чувствительности камеры. Чувствительность к деформации, достигаемая с помощью этого подхода, может составлять одну десятую миллионную (10 ^-7), см. Примеры ниже. В более поздней работе мы рассмотрели тонкости и ограничения, связанные с оптическим считыванием и экспериментальной средой, как описано в Разделе 4.

Экспериментальная установка для дилатометрии с сильным магнитным полем на основе ВБР, реализованная в Национальной лаборатории сильного магнитного поля ( a ) Суперлюминесцентный широкополосный светодиод, работающий в диапазоне 1500–1600 нм.( b ) Поляризационный скремблер. ( c ) Циркулятор. ( d ) Окружающая среда образца, в нашем случае криогенные температуры до 0,5 Кельвина и магнитные поля до 100 Т. ( и ) Комбинация спектрометра и линейного массива InGaAs, работающая на частоте 46 кГц. λ _B — длина волны Брэгга, n — показатель дифракции волокна, а d — шаг решетки.

2.3. Сверхбыстрый (наносекундная шкала времени) опрос ВБР с использованием импульсных лазеров

Магнитные поля величиной более 100 Тл могут быть достигнуты в лаборатории, но обычно только в течение очень коротких промежутков времени в несколько микросекунд и обычно приводят к разрушению магнита в процесс.Так называемые «одновитковые магниты» являются примерами магнитов этого типа [42]. Для измерения магнитострикции с использованием ВБР в такой среде требуется время опроса порядка 10 наносекунд, что эквивалентно частоте опроса 100 МГц. Это значительно превышает скорость считывания камер с линейным сканированием, обсуждавшуюся в предыдущем разделе. Поэтому мы обращаемся к сверхбыстрым оптическим методам, используя фемтосекундные импульсные лазеры для отображения спектральных сдвигов во временной области. показана схематическая диаграмма подхода.Сверхбыстрый лазер генерирует оптические импульсы длительностью 90 фс с частотой повторения 100 МГц (10 нс между импульсами). Импульсы имеют широкий спектр длин волн с центром на 1560 нм и шириной 100 нм (1510–1610 нм в точках –10 дБ). Меньшая часть этого спектра шириной ~ 1 нм отражается ВБР. Этот отраженный импульс затем направляется по очень длинному (~ 50 км) оптическому волокну. Из-за дисперсии материала в оптическом волокне (т. Е. Показатель преломления стекла зависит от длины волны) время прихода этого отраженного импульса сильно зависит от его центральной длины волны.Таким образом, спектральные сдвиги кодируются во временные сдвиги времени прихода импульса, которые можно очень точно измерить с помощью быстрых детекторов и быстрого (25 ГГц) осциллографа. Каждое поступление импульса представляет собой независимое измерение, и, следовательно, достигается частота опроса FBG 100 МГц. Более подробное описание сверхбыстрой установки опубликовано в [16,17]. Эта система также использовалась для измерения других быстрых процессов, таких как взрывные детонации и распространение ударных волн [43].Достигнутое до сих пор с помощью этого метода разрешение деформации лучше одной десятой тысячи ( ΔL / L <10 ^-4). Вариант этого метода с несколько худшим разрешением по деформации использует оптический фильтр для обнаружения спектральных сдвигов, закодированных по интенсивности импульса [44].

Система опроса когерентных импульсных ВБР, работающая на частоте 100 МГц [16,17]. ( a ) Импульсный лазерный источник света, ( b ) циркулятор, ( c ) контролируемая среда образца в однооборотном магните катушки 250 Т, ( d ) сплиттер 1 × 2 99: 1 посылает 1% свет к спектрометру, ( e ) катушка 50–100 км волокна с хроматической дисперсией, ( f ) усилитель на волокне, легированном эрбием, ( g ) сверхбыстрый осциллограф 25 ГГц, ( h ) использовалась камера с линейной решеткой для мониторинга отражения ВБР.λ _B — длина волны Брэгга, n — показатель дифракции волокна, а d — шаг решетки.

3. Обзор избранных недавних результатов

Ряд материалов, представляющих текущий научный интерес, недавно был исследован с помощью дилатометрии ВБР в сильных магнитных полях при криогенных температурах. Ниже мы обсудим некоторые репрезентативные примеры.

3.1. Магнитострикционная сверхструктура в разочарованной квантовой спиновой системе SrCu

₂ (BO ₃) ₂

Квантовые магниты, т.е.Например, низкоспиновые ( с = 1/2 или с = 1) магниты с зазором в основном состоянии являются отличными испытательными площадками для нашего современного понимания магнетизма. Эти магниты могут иметь магнитные моменты с разными типами геометрии (димеры, треугольные решетки, плакеты и т. Д.), С разными размерностями (одномерные, двухмерные, трехмерные) или с разной степенью магнитной фрустрации, которая препятствует магнитному упорядочению. В случае SrCu ₂ (BO ₃) ₂ магнитные ионы представляют собой Cu ²⁺ (спин s = 1/2), расположенные в ортогональных димерах, помещенных на квадратную решетку.Слои ортогонально координированных димеров, соединенных комплексами BO ₃ и разделенных слоями Sr, образуют квазидвумерный магнит. Несмотря на магнетизм Cu ²⁺, этот материал не имеет магнитного упорядочения при любой температуре из-за образования немагнитных спиновых димеров между соседними атомами Cu ²⁺ и соответствующей спиновой энергетической щели, которая определяет основное состояние при криогенные температуры. Однако внешние магнитные поля могут использоваться для создания магнитной сверхструктуры [11,15], которая оказывает прямое влияние на кристаллическую решетку материала.отображает магнитострикцию SrCu ₂ (BO ₃) ₂, измеренную в непрерывных магнитных полях до 45 Тл в гибридном непрерывном магните при криогенных температурах. Методика, используемая для этих измерений, описана в разделе 2.1, а достигнутая чувствительность составляет ΔL / L ~ 2 × 10 ^-8.

Осевая магнитострикция вдоль кристаллографической оси c (Δ c / c ) в фрустрированном квантовом магните SrCu ₂ (BO ₃) ₂, измеренное до 45 Тл при 1.6 К и 5,3 К, полученные с помощью опросчика Hyperion ^® модели si155 от Micron Optics в непрерывном гибридном магните 45 Тл в Национальной лаборатории сильного магнитного поля (NHMFL). Для этих измерений использовалась ВБР длиной 2 мм производства Technica SA. Плато магнитострикции, наблюдаемое при 35 Тл и 39,65 Тл, соответствует плато намагниченности, наблюдаемому при относительной намагниченности M / Ms = 1/4 и 1/3 соответственно. Достигнутая в этом измерении чувствительность к деформации составляет примерно 2 × 10 ^–8 [30].

3.2. Поперечная магнитострикция

Пространство, доступное для экспериментов в криостате с импульсным полем, имеет типичный диаметр несколько мм. Гораздо проще выровнять ВБР в продольном направлении, в том же направлении, что и приложенное магнитное поле, так как волокно может оставаться прямым. Чтобы быть чувствительным к деформации, поперечной приложенному магнитному полю, что важно для исследования объемной магнитострикции, волокно должно быть изогнуто на 90 °. С одной стороны, минимальный радиус изгиба составляет около 5 мм, и с механической точки зрения такой резкий поворот может вызвать утечку> 90% света из волокна.С другой стороны, доступные источники яркого света (несколько мВт) позволяют проводить чувствительные измерения, даже когда большая часть света выходит из волокна в изогнутом участке. Сообщалось об успешных измерениях объемной магнитострикции для LaCoO ₃ [10], SrCu ₂ (BO ₃) ₂ [15], β-TeVO ₄ [19] и URu ₂ Si. ₂ [29] монокристаллы. Исходя из нашего опыта, можно изгибать волокно, если изогнутая часть находится на расстоянии нескольких миллиметров от положения образца, так что часть волокна, содержащая ВБР, остается прямой.В противном случае изгиб волокна вблизи ВБР вызовет флуктуации фонового сигнала [45,46] и значительно снизит чувствительность. При правильном выполнении изгиба чувствительность метода ( ΔL / L <10 ⁻⁶) не снижается (см.).

Поперечная магнитострикция SrCu ₂ (BO ₃) ₂, измеренная при криогенных температурах ниже 2 К. Данные были получены с помощью длинноимпульсного магнита 60 Т (длительность 2,5 с) в NHMFL с использованием описанного метода. в разделе 2.2. Красные кривые были сняты при движении магнитного поля вверх, синие кривые — во время движения вниз. Эти кривые не полностью перекрываются из-за охлаждения / нагрева, вызванного магнитокалорическим эффектом. Очевидна сверхструктура как в осевой, так и в поперечной магнитострикции. Разрешение по деформации, достигнутое в этих измерениях, лучше, чем 10 ⁻⁶ [15], как показано на вставке.

3.3. Квантовые колебания в магнитострикции металлов

Квантовые колебания возникают, когда проводники подвергаются воздействию внешних магнитных полей, так что электронные состояния на уровне Ферми разделяются на уровни Ландау, вырождение которых и циклотронная орбита зависят от магнитного поля.Когда уровень Ландау, создаваемый магнитным полем, совпадает с замкнутой орбитой на поверхности Ферми, происходит изменение почти всех свойств материала, включая его длину [47]. Таким образом, сканирование магнитного поля приводит к колебаниям всех термодинамических и транспортных свойств материала. В некоторых случаях эти колебания трудно наблюдать и могут потребоваться сочетание чистых образцов, сильных магнитных полей и низких температур, которых сложно достичь. Доступ к очень сильным полям — это один из способов разрешения квантовых колебаний, которые иначе было бы невозможно обнаружить.Амплитуда квантовых колебаний масштабируется как квадрат магнитного поля, что упрощает их обнаружение в сильных полях, в то время как длина свободного пробега образца может быть короче в более высоких полях, что позволяет обнаруживать квантовые колебания в более грязных образцах. Магнитострикция, в частности, является объемным свойством и, следовательно, менее подвержена поверхностным или примесным состояниям, чем, например, перенос или намагничивание. Также легче измерить в сильных полях, чем теплоемкость. Таким образом, это уникальный объемный зонд квантовых колебаний.Необходимость различать объемные, примесные и поверхностные состояния особенно актуальна в области топологических изоляторов. Мы наблюдали квантовые осцилляции магнитострикции полуметаллического монокристалла GdSb с помощью метода ВБР в импульсных магнитных полях до 55 Тл [9]. Эти данные хорошо согласуются с квантовыми осцилляциями, наблюдаемыми в намагниченности, хотя фазы и амплитуды колебаний несколько отличаются. Эти различия обусловлены зависимостью от давления отдельных листов поверхности Ферми и предоставляют ценную дополнительную информацию об электронном взаимодействии и потенциалах деформации.показывает след кривой магнитострикции с гладким фоном, который получается из полиномиальной аппроксимации второго порядка за вычетом. При 33 Тл основное состояние антиферромагнетика подавляется магнитным полем, и характер квантовых колебаний меняется. Колебания легко отличить от артефактов фарадеевского вращения, обсуждаемых в разделе 4.3, поскольку они периодичны по обратному магнитному полю 1 / B.

Магнитострикционные квантовые осцилляции в GdSb при 2 K, полученные в магните со средним импульсом 55 Тл по методу, описанному в разделе 2.2. Достигнутое в этом измерении разрешение значительно лучше, чем 10 ⁻⁶ [9].

3.4. Спиновые переходы в диапазоне 100 Тл в LaCoO

₃

Мы исследовали изолирующий перовскитовый кобальтит LaCoO ₃, чьи октаэдрически координированные ионы Co ³⁺ (3d ⁶) являются естественными кандидатами для исследования индуцированных полем переходов. электронной конфигурации [10,14,16,17]. Небольшой зазор ≈ 12 мэВ отделяет основное синглетное спиновое состояние s = 0 (6 электронов на орбиталях t _2g) от низшей возбужденной магнитной конфигурации.Хотя ионы Co ³⁺ находятся в своем состоянии s = 0 при низких температурах, термическая активация магнитного состояния s ≠ 0 происходит при температуре выше 30 К, что приводит к возникновению парамагнитного отклика. Несмотря на то, что по этому термически индуцированному спиновому кроссоверу была проведена значительная работа, значение спина первого возбужденного мультиплета все еще остается спорным. Поскольку переходы спинового состояния включают изменения в заполнении электронных орбиталей 3 d , происходят большие изменения ионного радиуса и связи, что, в свою очередь, может привести к большим изменениям общей длины.Таким образом, дилатометрия и магнитострикция являются важными инструментами для исследования переходов спиновых состояний. показывает магнитострикцию LaCoO ₃, которая измерена в разрушающем магните с одновитковой катушкой до 150 Тл. Две аномалии, наблюдаемые при 60 Тл и 75 Тл, воспроизводят результаты, полученные в неразрушающем магните 100 Тл, 15 мс. Третья аномалия, наблюдаемая при ~ 106 Тл, еще полностью не идентифицирована. Данные, полученные во время развертки вниз магнитного поля, не воспроизводят аномалии, сигнализирующие об отрыве образца от волокна.Вероятной причиной этого является распространение механической ударной волны по образцу под действием поля.

Осевая магнитострикция, полученная в разрушающем 6-микросекундном одновитковом магните катушечного типа, рисунок воспроизведен из [17]. ( ). Магнитное поле (левая ось y, синяя линия) и сдвиг ВБР (правая ось y, красная линия) в зависимости от времени. ( b ). Вычисленное значение ΔL / L в зависимости от магнитного поля для магнитного поля вверх (красный) и вниз (синий). Спиновые переходы при 60 Тл и 75 Тл, а также ранее неизвестный переход при ~ 106 Тл обозначены стрелками.

4. Экспериментальные проблемы, артефакты и стратегии, используемые для их решения

4.1. Температурные эффекты

Оптические волокна, из которых состоит ВБР, изготовлены из SiO ₂. Относительно низкий коэффициент теплового расширения SiO ₂ является преимуществом для создания низкого фона для измерений деформации в зависимости от температуры. Однако показатель преломления является сильной нелинейной функцией температуры, вызывая измеримый и воспроизводимый сдвиг длины волны Брэгга.Этот эффект делает ВБР полезными в качестве химически инертных термометров в широком диапазоне температур. Однако низкая теплопроводность кремнезема препятствует очень быстрой реакции датчика. Термометрия на основе ВБР нашла определенный успех в мониторинге агрессивных сред.

Сильная температурная зависимость также является препятствием для их использования в термодилатометрии, и необходимо уделить внимание анализу температурно-зависимой деформации [3]. Длина волны Брэгга λ _B ВБР изменяется в зависимости от деформации и температуры в соответствии с:

ΔλBλB = (1 − p) ε + (1ndndT) ΔT;

(1)

где коэффициент фотоупругости p = 0.22 описывает чувствительность к деформации в диапазоне 1550 нм и существенно не зависит от температуры. Изменение показателя преломления с температурой α _δ = (1/ n ) dn / dT может быть весьма значительным при высоких температурах, хотя ниже 40 К оно становится практически нулевым.

Вклады в общую деформацию возникают из-за механической деформации образца ( ε _м ) и теплового сжатия образца ( ε _s ), так что ε = ε _м + ε _с .Второй член можно записать как ε _s = α _s ΔT , где α _s — коэффициент теплового расширения образца, который включает вклад теплового расширения волокна. . Таким образом, механическая деформация образца, измеренная с помощью ВБР, составляет:

εm = 1kΔλBλB− (αs + αδk) ΔT;

(2)

где k ⁻¹ = ( 1 — p ) ⁻¹ = 1,28.Это выражение полезно при исследовании деформации, воздействующей на образец держателем образца в процессе охлаждения или нагревания, но оно требует детального знания α _s и α _δ . В качестве альтернативы, если образец не подвергается механической деформации (прикреплен только к волокну в зонде, ε _м = 0), коэффициент теплового расширения может быть выражен как:

αs = 1k (1ΔTΔλBλB − αδ) ;

(3)

Если вторая ВБР включена в то же волокно, рядом с первым и также не подвержена внешней деформации, ее можно использовать в качестве эталона.Если тепловое расширение волокна составляет α _f , то результирующее уравнение можно записать:

αs = αf + 1,28ΔT (ΔλBλB − ΔλBrefλBref);

(4)

Таким образом устраняется температурная зависимость показателя преломления.

По сути, есть две альтернативные процедуры. Если исследуемый материал имеет коэффициент теплового расширения α _s >> α _f в интересующем температурном диапазоне, то α _f можно не учитывать.Это приближение очень хорошо работает при криогенных температурах при изучении сильно коррелированных систем конденсированного состояния. Это излюбленный подход авторов данной работы. показывает пример этого приближения (т.е. без учета α _f ), который применяется к материалу с тяжелыми фермионами CeRhIn ₅. Несмотря на то, что абсолютные значения невелики, эталонная ВБР улавливает систематические вариации, которые являются общими для ВБР, прикрепленной к образцу.

( a ) Центроид отражения ВБР vs.температура канала образца при приклеивании образца CeRhIn ₅ к волокну. ( b ) Зависимость центра тяжести отражения ВБР от температуры для опорного канала. ( c ) Вычисленное расширение ΔL / L ( T) , которое получается путем вычитания опорного канала из канала пробы и умножения на калибровочную константу. Как ясно видно здесь, эталонный канал по существу постоянен в диапазоне температур эксперимента, однако важно устранить систематические вариации в системе сбора данных, которые являются общими для обоих каналов.( d ) Расчетный коэффициент теплового расширения α (T). Уровень шума <1 ppm. Никаких поправок не применялось ни на тепловое расширение кремнезема, ни на коэффициент передачи деформации, с целью отображения только необработанных данных. Отметим, что величина аномалии при антиферромагнитном фазовом переходе T _N ≈ 3.8 K хорошо согласуется с результатами, полученными с помощью емкостной дилатометрии [25].

С другой стороны, если исследуемый материал не сильно изменяется при изменении температуры, то калибровочный прогон должен быть выполнен с использованием материала с (малым) известным коэффициентом теплового расширения в интересующем температурном диапазоне.

4.2. Магнитные силы

Магнитно-анизотропные образцы испытывают чистый крутящий момент в приложенном магнитном поле, который равен перекрестному произведению намагниченности и приложенного магнитного поля τ = M × H . Конечный крутящий момент присутствует, когда магнитный момент образца M не совмещен с приложенным магнитным полем H . Сила также может возникать в неоднородных приложенных магнитных полях.Крутящий момент или сила на образце, в свою очередь, могут вызвать нежелательную внешнюю деформацию, которую необходимо измерить (распространенная проблема, присутствующая также в пьезокантилеверах и емкостных дилатометрах), или даже к механическому повреждению оптического волокна. Характерной особенностью нежелательного крутящего момента или силовых эффектов, влияющих на данные магнитострикции, является измеренное значение ΔL / L ∝ H , когда намагниченность образца насыщена, то есть M (H) = постоянная. Здесь варианты минимизации артефактов, связанных с крутящим моментом, включают уменьшение размеров образца до образцов игольчатой формы и максимальное улучшение однородности приложенного магнитного поля.

4.3. Артефакты из-за индуцированного магнитным полем фарадеевского вращения в оптическом волокне

Фарадеевское вращение (FR) относится к вращению поляризации линейно-поляризованного света при прохождении через оптически активный материал. Он возникает, когда показатели преломления материала для света с правой и левой круговой поляризацией различны. Хотя только некоторые материалы по своей природе гиротропны (например, сахарная вода) и могут вызывать фарадеевское вращение даже при нулевом приложенном магнитном поле, практически все материалы проявляют некоторую степень оптической активности (и, следовательно, FR) в приложенном магнитном поле.Количество индуцированного FR (на единицу поля и на единицу длины материала) характеризуется постоянной Верде, зависящей от длины волны материала. Постоянная Верде для кварцевых волокон на длине волны 1550 нм составляет приблизительно 0,8 рад / Тм.

В принципе, центральная длина волны света, отраженного ВБР, не зависит от поляризации падающего света. Однако на практике любой градиент поперечной деформации на ВБР (возникающий, например, из-за того, что ВБР обычно приклеивается к образцу только с одной стороны [5,45,46]) может привести к небольшой разнице в отраженный спектр в зависимости от того, поляризован ли падающий свет вдоль градиента поперечной деформации или перпендикулярно ему.Рассмотрим затем случай, когда падающий свет частично линейно поляризован (например, выходной сигнал большинства SLED частично линейно поляризован). Во время импульса сильного магнитного поля направление поляризации света, падающего на ВБР, будет вращаться (на много радиан) из-за фарадеевского вращения в волокне. Это будет слегка модулировать центральную частоту отраженного спектра, создавая колебательный артефакт в обнаруженном сигнале [45,46].

Колебания, вызванные FR, можно почти полностью уменьшить, используя скремблер поляризации на выходе источника света до того, как свет будет отправлен в FBG.В более поздних итерациях начальной установки [6] используется поляризационный скремблер. Однако в ранних экспериментах, в которых не использовался скремблер поляризации, эти колебательные артефакты представляли значительную проблему, потому что их влияние могло легко подавить более мелкие изменения из-за истинной магнитострикции. Однако мы обнаружили, что в случаях, когда использовалась одна монолитная магнитная катушка, артефакты из-за FR были синусоидальными с приложенным магнитным полем и имели постоянную амплитуду, и поэтому их можно было смоделировать и успешно вычесть из данных [12].Напротив, когда использовались многоступенчатые магниты (такие как наш многозарядный магнит на 100 Тл), эта процедура была менее успешной, потому что разные ступени магнита, которые возбуждаются в разное время, демонстрируют очень разные краевые поля и поэтому индуцировал очень разные зависящие от времени и поля фарадеевские вращения.

Эффект FR можно ясно увидеть на диаграмме, показывающей данные магнитострикции, полученные в неразрушающем импульсном магните 100 Тл. Исследуемый образец SrCu ₂ (BO ₃) ₂ (раздел 3.1) показывает плато намагничивания при приложении магнитного поля, достаточно большого для закрытия спиновой щели ( H > 20 Тл) [11]. b показывает некоторые из тех же кривых, где (i) следы слабого поля были заменены данными, полученными в однокатушечном магните со средним импульсом 50 Тл, где эффект FR можно было смоделировать математически и вычесть, и (ii) эффект FR был вычтен. из данных сильного поля ( H > 50 Тл), которые были собраны во время линейного изменения единственной самой внутренней катушки в магните 100 Тл.Артефакт вращения Фарадея, как здесь продемонстрировано, может сильно отрицательно сказаться на чувствительности метода, и его желательно предотвратить.

Магнитострикция ΔL / L в зависимости от магнитного поля монокристалла SrCu ₂ (BO ₃) ₂, измеренное с помощью магнита 100 Тл при криогенных температурах в Национальной лаборатории сильного магнитного поля в Национальной лаборатории Лос-Аламоса [11]. ( a ) Измерение магнитострикции выполняется без использования скремблера поляризации в экспериментальной установке.Эффекты вращения Фарадея очевидны в колебательном характере данных; ( b ) Данные магнитострикции, состоящие из результатов, полученных на двух разных магнитах, магните со средним импульсом 50 Тл для H <45 Тл и магнита 100 Тл для 35 < H <97 Тл, после поправки на эффекты вращения Фарадея. . Красная линия - это развертка магнитного поля вверх, синяя линия - развертка магнитного поля вниз.

4.4. Измерение деформации малых образцов

Неизбежным ограничением при измерении магнитострикции материалов в сильных магнитных полях является небольшой размер исследуемых образцов.Наличие крупных качественных монокристаллов; вредные эффекты вихретокового нагрева в металлических образцах или магнитокалорических эффектов в магнитных изоляторах; и эффекты магнитного момента ограничивают размеры образца. Таким образом, типичные размеры образца не превышают нескольких миллиметров в длину и доли квадратного миллиметра в поперечном сечении. Поэтому естественно задаться вопросом, могут ли такие маленькие образцы эффективно управлять длиной кремнеземных волокон «по желанию», и не оказывает ли какое-либо существенное напряжение на материалы волокном во время охлаждения до криогенных температур из-за дифференциального теплового сжатия.

Здесь мы представляем очень простой, но практичный анализ. Управляющие уравнения основаны на законе Хука, в котором приложенное напряжение линейно связано с деформацией. Константы связи — это модуль упругости при растяжении (также известный как модуль Юнга) образца ( E _s ) и волокна ( E _f ). Когда внешние параметры ( T или H ) изменяются, и это изменение достаточно мало, чтобы принять постоянное значение E , исследуемый образец расширяется в соответствии с его коэффициентом теплового расширения ( α ) или коэффициентом магнитострикции (λ ).Усилие F , необходимое для возврата образца к его исходным размерам, определяется как F = ( Δ L / L ) × E × A , где ΔL / L — относительная деформация и A — поперечное сечение. Легко показать, что условие, которое должно быть выполнено, чтобы оправдать пренебрежение силой, прикладываемой оптическим волокном к образцу во время охлаждения или приложения магнитного поля, является

A _s ≫ ( E _f/ E _s) × A _f,

(5)

где нижние индексы относятся к образцу ( s ) и волокну ( f ).Модуль упругости плавленого кварца составляет примерно 70 ГПа, что примерно соответствует значению большинства обычных металлов, а поперечное сечение волокна телекоммуникационного типа диаметром 0,125 мм составляет A _f ≈ 0,012 мм ². Следовательно, металлический образец в форме стержня 0,5 мм на стороне (поперечное сечение 0,25 мм ²) вполне удовлетворительно удовлетворяет уравнению (5). Модуль упругости большинства твердых тел, включая плавленый кварц, существенно не меняется с температурой [<5%], поэтому эти соображения применимы к широкому диапазону температур от 0 до 0.От 5 К до комнатной температуры. Хотя влиянием магнитных полей на кварцевые волокна можно пренебречь, магнитные материалы часто становятся более жесткими в зависимости от магнитного поля и, как следствие, даже менее восприимчивыми к силе, создаваемой волокном. Конечно, есть мягкие органические материалы, которые сложнее измерить, чем простые металлы. Однако уравнения (5) должно быть достаточно для оценки необходимого поперечного сечения образца, который будет использоваться.

Другой весьма полезный количественный анализ — это оценка общей силы, приложенной волокном из плавленого кварца к образцу из-за дифференциального теплового сжатия от комнатной температуры до криогенных температур, определяемых формулой

F _f = E _f A _f ( α _s — α _f) Δ Т ,

(6)

где α _s и α _f — коэффициенты теплового расширения образца и волокна соответственно.В случае меди, например, с α _Cu = 17 ppm / K, прикрепленной к кварцевому волокну (α _SiO2 = 0,5–1 ppm / K) сила, приложенная волокном к образцу, оценивается как менее 3 Н для диапазона температур 200 К. Для сравнения пружина в классическом емкостном дилатометре для криогенных температур, как описано Kuechler et al. [32,33] оказывает на исследуемые образцы силу, оцениваемую в 5 Н. Основное различие между этими двумя методами заключается в том, что, хотя сила сжатия в случае емкостного дилатометра, она является растягивающей в случае дилатометрии с решетчатой ВБР (за исключением материалов, которые расширяются при охлаждении, и в этом случае она также сжимает).Кроме того, поскольку сила прилагается к стороне образца, она может быть неоднородной и вызывать артефакты, связанные с двулучепреломлением [5,45,46].

Возможно, одна из наиболее важных проблем, которая возникает, когда оптическое волокно с FBG прикрепляется к поверхности материала, — это « смещение сдвига », то есть механические ограничения интерфейса для полной передачи деформации. Этой проблеме посвящен ряд аналитических и экспериментальных исследований различных авторов [47,48,49,50,51,52,53]. Модель, предложенная для оценки эффектов запаздывания сдвига в пределе, когда модули упругости волоконного покрытия и клея (акрилатного клея) пренебрежимо малы (учитываются только модули сдвига для них), оценивает коэффициент передачи деформации K _st как функция положения вдоль волокна:

Kst = εf (x) εs = 1 − ch (k2x) / ch (k2l / 2) k1;

(7)

куда

а также

k2 = k1 · 2rpπrf2Ef · ∫0π2 [rp (1 − sinθ) Ga + rpGpln (rprf)] — 1dθ

(9)

Используя значения и уравнения (7) — (9), мы получаем деформацию профиль вдоль волокна, как показано на.Начало оси X находится в центре ВБР. Симметричная кривая показывает, как передача деформации монотонно падает к обоим концам образца. В идеале ВБР должна быть достаточно короткой (или достаточно длинной образцом), чтобы занимать центральную область образца, где перенос можно считать относительно равномерным. Недостатком является то, что более короткие ВБР приводят к снижению чувствительности. Мы обсудим это более подробно позже. показывает пример двух образцов разной длины, измеренных с использованием ВБР одинаковой длины.Небольшие различия в результатах можно хорошо смоделировать с помощью уравнения (7).

Схематическое изображение модели для оценки передачи деформации ( a ) Поперечное сечение совокупности волокна и образца для измерения деформации. Здесь h — толщина образца, r _p — радиус покрытия, r _f — радиус оболочки волокна. ( b ) Вид волокна сверху с указанием длины образца l по отношению к положению ВБР.( c ) Коэффициент передачи деформации K _st , построенный как функция положения x на волокне, вычисленный с использованием уравнения (3) с параметрами в.

c — расширение оси Δ c / c в зависимости от пониженной температуры T / T _N, где T _N = 25,5 K, для двух образцов U ₂ Rh ₃ Si ₅ идентичного поперечного сечения и разной длины, 2 мм (зеленый) и 3 мм (синий), соответственно, при измерении с 0.ВБР длиной 5 мм. Величина эффекта входа в антиферромагнитную фазу для T < T _N меньше для меньшего образца с большим рассеянием (см. Вставку). Для сравнения включены данные, полученные с помощью емкостного дилатометра (•, Takeuchi et al. [54]) и выведенные из дифракции рентгеновских лучей (○, Feyerherm et al. [55]). Разница в величине между ВБР и рентгеновскими данными удовлетворительно объясняется коэффициентом передачи деформации, заданным уравнением (3) при использовании параметров, перечисленных в.Вставка. Влияние длины образца на чувствительность измерения. Рассеяние усиливается в коротком (длиной 2 мм) образце, вероятно, из-за неоднородной передачи деформации, которая приводит к более широкому пику отражения, как описано уравнением (3) и показано на.

Таблица 1

Физические величины и размеры, используемые для расчета коэффициента передачи деформации K _st in.

Подложка	Технология изготовления	λ _B (нм)	κ (м — ¹)	PL (дБ / см)
902 плавленый кварц [1211] Двухступенчатый PbP	1550	131	—
Бороалюмосиликат (Eagle2000) [21]	PbP	1551	25	—	ПбП	1551	145	0.6
Бороалюмосиликат (Eagle2000) [23]	PbP	1550	472	0,5
Натрий-известь [27]	902 902 902 902 1411 902 902, двухступенчатый —
Плавленый кварц [26]	Модулированный взрыв	1548	111	1,5
Er: Yb, кодированный фосфатом [30]	Модулированный взрыв
Yb-фосфат [42]	Модулированный всплеск	1535	221	—
Бороалюмосиликат (Eagle2000) [31]	Модулированный всплеск	7 902 902 902 902 902 902 902 15
Плавленый кварц [43]	Модулированный импульс	1546	36	0.7
Бороалюмосиликат (Eagle2000) [24]	PbP	799	65	—
Бороалюмосиликат (Eagle2000) [2812 902 902 902	902 с модулированным преобразованием	—
ZBLAN [29]	PbP überstructure	1550	324	—
Бороалюмосиликат (Eagle2000) [44]	7 Multiscan 902 902 — 902
LiNbO ₃ [45]	Модулированные стрессоры разрыва	1540	45	—
Боро-алюмосиликат (Eagle2000) [41]		902 902 9011 902
Бороалюмосиликат (Eagle2000) [41]	PbP	698	183	0.8
Бороалюмосиликат (Eagle2000) [41]	PbP	748	187	—
Бороалюмосиликат (Eagle2000) [41]	902 902
Плавленый кварц [46]	Модулированный взрыв	1550	210	2,2
Плавленый кварц [47]	Модулированный взрыв	1549		2802 902 902 902 Халькогенид (GLS) [48]	Модулированный импульс	1551	179	—
LiNbO ₃ [49]	Модулированный импульс Multiscan (с вдавленной оболочкой)
Бороалюмосиликат (Eagle2000) [50]	Двухступенчатый PbP	1545	120	—
Плавленый диоксид кремния [25]	волноводный пучок	PbP	126	—
Плавленый кварц [25]	PbP (пучок волноводов)	1550	220	1,6
Боросиликатный (AF45)
Боросиликатный (AF45) 902 902 902 902 с модулированным 902	848	1.6
Силикат (эта рукопись)	Модулированный взрыв	1545	1457	0,22
Силикат (эта рукопись)	Модулированный взрыв		902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 (эта рукопись)	Модулированная вспышка	725	696	—
Боросиликат (AF45) (эта рукопись)	Модулированная вспышка	643	314	314

при передаче центральной деформации при Co

Описание	Символ	Значение
Модуль упругости образца	E _s	100 GPa
100 GPa
Модуль упругости волокна 70 ГПа
Модуль сдвига полиимидного покрытия	G _p	8 ГПа *
Модуль сдвига акрилатного клея	G _a	50205	Длина образца	л	3 мм
Толщина образца	h	0.5 мм
Радиус волокна	r _f	62,5 мкм
Радиус покрытия	r _p	75 мкм
K _st	0,902

Следствием использования длинной ВБР, выходящей за пределы однородного центра, является обнаружение асимметричного пика отражения.Точно так же наблюдение асимметричного пика после охлаждения или во время экскурсии магнитного поля является первым намеком на неоптимальный выбор длины ВБР, покрытия волокна, размеров образца и клея. Тем не менее, полученные таким образом данные могут быть полезны для обнаружения индуцированных температурой или полем фазовых переходов, которые не требуют количественного анализа коэффициента магнитострикции.

4.5. Влияние длины ВБР на чувствительность ΔL / L

Более длинная ВБР дает более узкий отраженный спектр.Следовательно, его положение может быть определено с большей точностью, что приведет к меньшей экспериментальной ошибке. Этот эффект демонстрируется в, где отображаются спектры отражения для ВБР разной длины в диапазоне от 0,5 мм до 3 мм. Измерения, выполненные при комнатной температуре со скоростью сбора данных в несколько кГц в течение одной минуты, использовались для вычисления стандартного отклонения и неопределенности в позиции Δλ _B / λ _B . Неопределенность увеличивается вдвое для ВБР в четыре раза короче.

Отражения ВБР на λ _B от датчиков разной длины (0,5, 1,0, 2,0 и 3,0 мм) производства Technica SA относительно λ _B = 1550 нм. Вставка. Стандартное отклонение (SD) для положения пика, полученное с использованием алгоритма центра масс, было получено за период сбора данных в одну минуту, и на его основе вычисляется Δλ _B / λ _B . Как и ожидалось, более узкие отражения приводят к повышенной чувствительности, когда другие параметры, такие как интенсивность и т. Д., остаются постоянными. Однако более узкие пики требуют более длинных образцов в эксперименте.

Чтобы проверить уравнение (7), мы провели серию простых экспериментов для оценки коэффициента передачи деформации на образцах из латуни с поперечным сечением приблизительно 1 мм ² и различной длиной, близкой к комнатной температуре. Образцы были приклеены к ВБР (длиной 0,5 мм) гелевым акрилатом Pattex ^®, и мы измерили расширение между двумя фиксированными температурными точками (сосуществование воды и льда и кипящая вода).Мы использовали нашу линейную развертку 46 кГц, как описано в разделе 2.2. Результаты отображаются в формате. Мы обнаружили, что уравнение (7), используя рекомендуемые значения комнатной температуры G _p = 2 ГПа и G _s = 25 МПа, явно занижает передачу деформации K _st для небольших образцов (< 1 мм), в то время как результаты для образцов длиной 2–5 мм показывают несколько более близкое согласие (повышенное рассеяние затрудняет получение более убедительных выводов). Обратите внимание, что гораздо лучшее согласие обнаружено при криогенных температурах (как показано на и), возможно, благодаря улучшенным характеристикам покрытия волокна и адгезии.Чтобы прийти к окончательным выводам, необходимы дальнейшие исследования в более широком диапазоне температур с использованием различных клеев.

Коэффициент передачи деформации, рассчитанный с использованием уравнения (7) (красные кружки) и измеренный коэффициент теплового расширения, деленный на α _латунь = 19 ppm / K (черные квадраты). Аналитическое решение не воспроизводит экспериментальные данные в пределах длины образца 1 мм.

Благодарности

Работа, выполненная в Национальной лаборатории сильного магнитного поля, была поддержана Соглашением о сотрудничестве Национального научного фонда №DMR-1157490, штат Флорида и Министерство энергетики США. Работа в Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL) проводилась под эгидой Министерства энергетики США, Управления фундаментальных энергетических наук, Отдела материаловедения и инженерии. MJ благодарит за поддержку Программу грантов NHMFL User Collaboration Grant Program (UCGP). MJ и CCM благодарят Институт материаловедения LANL за поддержку. Представленная здесь работа по развитию техники была бы невозможна без высококачественных ориентированных монокристаллических образцов (не все показаны из-за ограниченного пространства рукописи), предоставленных в течение нескольких лет Э.Bauer в LANL (CeRhIn ₅, PuRhIn ₅), H. Dabkowska и B. Gaulin в McMaster Univ. (SrCu ₂ (BO ₃) ₂), К. Гофрик в INL и Дж. Лэшли в LANL (UO ₂, ООН), С. Зюллоу в Техническом университете Брауншвейга, М. Валиска и Владимир Сеховский в Charles Univ. (U ₂ Rh ₃ Si ₅), Р. Баумбах в бывшем Советском Союзе и Э. Бауэр в ЛАНЛ (URu ₂ Si ₂), С. Беллав в Univ. Вирджинии (UPt ₃), Y.Танака в Tokyo Inst. Технол. (Ba ₂ CuSi ₂ O ₆ Cl ₂), Р. Стиллвелл и Дж. Джеффрис из Ливермора и Н. Бутч из NIST (USb ₂), M.J.R. Хотч в Флориде St. Univ. (LaCoO ₃), гл. Ruegg в PSI, Виллиген, Швейцария (BiCu ₂ PO ₆), S.W. Cheong at Rutgers (Ca ₃ Co _{2 − x} Mn _x O ₆, Ni ₃ TeO ₆), H. Berger в EPFL, Лозанна, Швейцария и A.Цирлин в Унив. Аугсбург, Аугсбург, Германия (β-TeVO ₄), Б. Лейк в Берлинском нейтронном центре и С. Жерлицын в High Mag. Полевая лаборатория Дрездена (Sr ₃ Cr ₂ O ₈), B. Maple и A. Breindel в Univ. Калифорнии, Сан-Диего (допированный URu ₂ Si ₂), С. Себастьян в Кембриджском университете. (SmB ₆), Р. Фиттипальди, В. Граната и А. Вечионе, Univ. Салерно, Италия (Sr ₄ Ru ₃ O ₁₀). Большинство массивов ВБР, использованных в этой работе, были произведены Technica SA, Атланта, Джорджия, США.Мы благодарны M.B. Саламону за критическое прочтение рукописи.

Вклад авторов

M.J., R.D., S.A.C. и Г. задумал и спланировал эксперименты; M.J., C.C.M., F.W., M.W., P.F.S.R., G.R., S.A.C. и R.D провели эксперименты и проанализировали данные; M.J., R.D. S.A.C., V.Z. и F.F.B. написал программное обеспечение для сбора данных; M.J., R.D., S.A.C. и J.B. разработали и построили экспериментальные зонды и термометрию; M.J., R.D., S.A.C., F.W. и P.F.S.R. написал газету.

Перекрытие кадров Изображение края Брэгга

Метод FOBI

На рисунке 2 показано контрастное изображение затухания образца, основанное на полном спектре, то есть интегрированное по всем ячейкам ToF. Кроме того, он отображает ToF-данные открытого луча, а также зависящую от времени передачу через образец и их соответствующее соотношение \ (T (\ tilde {t}) \), измеренное и рассчитанное для метода FOBI. Данные FOBI измеряются с помощью прерывателя POLDI при 2000 об / мин, а результаты соответствующих вычислений FOBI основаны на эталонных спектрах, измеренных в POLDI с помощью обычного прерывателя, чтобы имитировать результаты FOBI.Замечено, что отчетливая форма сигнала повторяется четыре раза в представленных данных, соответствующих четырем равным квадрантам прерывателя с одним и тем же рисунком щелей, измеренным в течение одного периода вращения прерывателя в соответствии с гистограммой обнаружения. Из-за умеренного перекрытия восемь относительных максимумов, являющихся результатом восьми перекрывающихся спектров источников, видны в сигналах интенсивности. Разница амплитуд между максимумами вызвана неравномерным распределением окон прерывателя.Как и ожидалось, измерения пропускания сильно отличаются от типичных спектров пропускания образца из-за перекрытия множества сдвинутых спектров брэгговских краев. Тем не менее, эксперимент почти полностью совпадает с результатами расчетных данных FOBI. Для измеряемого сигнала область ToF, в которой регистрируются данные, является прерывистой из-за пропусков считывания детектора. Это проблематично для обработки преобразований Фурье и обратных преобразований Фурье уравнений. (6) и (8). Следовательно, четыре повторяющихся шаблона, соответствующие идентичным квадрантам прерывателя, разделяются и суммируются в гистограмму ToF с одной полосой пропускания.Поскольку промежутки считывания не распределены равномерно, они касаются разных областей ToF по отношению к четырем в остальном идентичным спектральным повторам. Следовательно, пропуски считывания могли быть заполнены в процедуре слияния, и была получена непрерывная функция поиска. Результирующий сигнал повторяется четыре раза для восстановления исходной области времени пролета.

Рис. 3

Вверху: Спектр тепловых нейтронов (\ (I_0 \)) POLDI, измеренный детектором MCP с обычным прерывателем с одной щелью (красный) и извлеченный из измерения FOBI (синий).Светло-красная заштрихованная область отмечает диапазон длин волн, который хорошо исследуется методом FOBI в наших измерениях из-за параметров прерывателя и специфического спектра POLDI. Внизу: графики соответствующих нормированных спектров пропускания образца для одного из стальных образцов.

На рисунке 3 показан результирующий спектр нейтронного пучка POLDI и нормализованный спектр пропускания образца, полученный методом FOBI (уравнения 6, 8), а также соответствующий эталонный спектр POLDI, измеренный с помощью обычного однощелевого прерывателя.Прямое преобразование Фурье выводит спектр одиночного импульса, повторяющийся четыре раза, что соответствует количеству повторений шаблона щелевого прерывателя в течение одного периода прерывателя (запуск детектора). Эти четыре повтора были суммированы в один спектр, который показан на рисунке. Как обсуждалось выше, восстановленные спектры имеют смещение в области ToF, которое зависит от пика спектра источника и ширины полосы пропускания, исследуемой периодом каждого псевдослучайного шаблона прерывателя. Поэтому для этой работы калибровка для нахождения смещения и включения преобразования в длину волны была реализована путем подгонки с положением номинальных краев Брэгга на 2.16 \ (\ AA \) и 2,53 \ (\ AA \) крестообразного образца. Полоса длин волн, полученная в результате этой калибровки спектров пропускания FOBI, которая выделена на рис. 3, находится в диапазоне от 0,96 \ (\ AA \) до 3,28 \ (\ AA \) (светло-красная заштрихованная область). Эффект перекрытия отчетливо виден в низко- и длинноволновых хвостах восстановленного спектра, то есть восстановленных спектральных областях с наименьшими интенсивностями. В этих областях наибольший вклад вносят нейтроны из соседнего спектра длин волн.Это приводит к тому, что артефакт проявляется в виде крутого спада на коротковолновом конце в полученном спектре передачи.

Результаты контрольного образца

Рисунок 4

Слева: контрастные изображения затухания белого луча, интегрированные по всем бинам ToF, анодной пластины NiO (красный) и двух образцов нержавеющей стали в форме собачьей кости в первичном аустенитном (FCC) состоянии (синий) и после растяжения деформация и частичный мартенситный фазовый переход (зеленый).Справа: спектры пропускания по краю Брэгга соответствующих образцов, выявленные методом FOBI, и в качестве эталонного номинального соответствующего спектра для Fe и NiO, рассчитанного с помощью программного обеспечения NXS ²⁹ (черные штрих-пунктиры). Обратите внимание, что вертикальная ось отсчитана в произвольных единицах, чтобы избежать перекрытия спектров различных материалов на рисунке.

Чтобы продемонстрировать возможности этого метода для визуализации краев Брэгга, мы измерили серию поликристаллических образцов.Во-первых, мы исследовали спектры пропускания по краям Брэгга трех разных образцов за первую однократную экспозицию. Эти три образца представляли собой анодную пластину из оксида никеля твердого оксидного топливного элемента и два образца с выступом из сплава 304, обработанного методом SLM, один в исходном состоянии и один после одноосной деформации до 52 \ (\% \) номинальная деформация. Последнее привело к однородной деформации и, таким образом, к частичному мартенситному превращению, вызванному деформацией. На рис. 4 показан эскиз форм образцов и их контрастные изображения полного спектра затухания в ограниченном поперечном сечении пучка.Рядом с изображением соответствующие восстановленные спектры ослабления вместе с соответствующими эталонными спектрами ослабления показаны отдельно для каждой выборки в произвольных единицах. Контрольный спектр соединения оксида никеля был рассчитан с использованием программы NXS ²⁹, а кристаллографические свойства взяты из ³⁰. Эталонные спектры для двух образцов собачьей кости были рассчитаны для чистого аустенита и для фазовой доли мартенсита ОЦК, равной \ (f_M = 40 \% \). Было обнаружено, что наиболее значимые брэгговские края образцов оксида никеля и аустенита восстанавливаются правильно.Считается, что значительные отклонения на более длинноволновой стороне обусловлены микроструктурой и легирующими элементами стали 304L, в то время как ближе к концу за пределами 2,8 \ (\ AA \) спектральное перекрытие играет роль, как обсуждалось ранее. Отклонения на стороне более коротких длин волн могут быть приписаны ухудшению разрешения по длине волны. С другой стороны, деформированный стальной образец демонстрирует, как и ожидалось, появление брэгговского края (211) при приблизительно 2,3 \ (\ AA \), соответствующего мартенситной ОЦК-фазе.Однако спектр затухания ниже этих длин волн выглядит лишенным других номинальных границ Брэгга. Частично это может быть связано с образованием кристаллографической текстуры из-за деформации, которая также видна в видимом расширении пиков на более длинных волнах. Однако это, по-видимому, в основном связано, опять же, с уменьшением разрешения по длине волны вместе с увеличением числа краев Брэгга в непосредственной близости друг от друга. \ circ \) LPC, демонстрирует отчетливую картину концентраций напряжений с высокими долями мартенситной (BCC) фазы.Ранее они были нанесены на карту с помощью нейтронной визуализации края Брэгга с большим полем зрения на PSI ⁵. Чтобы продемонстрировать возможность визуализации края Брэгга методом FOBI, мы проанализировали данные FOBI в отношении локальной фазовой доли. Обратите внимание, что данные FOBI были получены за 4 часа, в то время как фазовая карта с использованием непрерывного луча была записана с общим временем воздействия в один день. Кроме того, последний может использовать значительно более высокий контраст на более длинноволновых краях Брэгга около 4 \ (\ AA \).С появлением ферритно-мартенситной фазы появляются новые брэгговские края, сопровождающиеся потерей контраста по сравнению с бывшими аустенитными. Фазовая доля, \ (f_M \), новой структурной фазы была оценена путем минимизации квадратов разности между измеренным спектром затухания, \ (\ mu (\ lambda) \), и линейной комбинацией номинальных спектров затухания две фазы согласно:

$$ \ begin {align} f_M = \ mathop {\ text {arg min}} \ limits _ {f_M} \ sum _ \ lambda | \ mu (\ lambda) — \ left [f_M \ mu _ {\ text {BCC}} (\ lambda) + (1-f_M) \ mu _ {\ text {FCC}} (\ lambda) \ right] | ^ 2.\ end {align} $$

(9)

Уравнение применялось только для диапазона длин волн от 2,1 \ (\ AA \) до 2,7 \ (\ AA \), где разрешение по длинам волн является наилучшим и где различия между двумя структурными фазами самые большие. На рисунке 5 показана карта фазовой доли крестообразного образца, полученная в предыдущих измерениях, описанных в другом месте ⁵, с наложением результата метода FOBI в ограниченной области, однородно экспонированной в пучке POLDI, с его ограниченным поперечным сечением пучка.На рисунке также показаны два примера того, как фазовая доля аппроксимируется из измеренного спектра в отдельных пикселях. Сильный (211) край Брэгга при 2,3 \ (\ AA \), соответствующий мартенситной ОЦК-структуре, кажется слабым и почти несущественным там, где фазовая доля приближается к 13% (рис. 5 справа вверху), тогда как он становится заметным там, где фазовая доля составляет 46% (рис. 5 справа внизу). Несмотря на меньшее поле зрения, мы обнаружили хорошее совпадение фазовых долей, полученных с помощью метода FOBI, и эталонного измерения.Было обнаружено, что как пространственная локализация, так и количественная оценка областей образца со значительным увеличением мартенситной фазы из-за концентраций деформации из-за двухосного нагружения хорошо согласуются с эталонным измерением и, таким образом, также с моделированием наведенных напряжений с помощью метода конечных элементов, дифракционными измерениями и Образцы EBSD ³¹.

Добросовестность

Рис. 6

Слева: Измеренные спектры пучка в единицах нейтронного потока для обычного однощелевого прерывателя (красный) и метода FOBI (синий) на канале пучка POLDI и на канале пучка IMAT (зеленый).Светло-красная заштрихованная область обозначает диапазон длин волн, который достигается с помощью техники FOBI. Справа: Спектры затухания стального крестообразного образца TRIP для трех соответствующих методов и теоретический эталон, рассчитанный с помощью программного обеспечения NXS ²⁹.

Производительность метода FOBI была проверена с помощью соответствующего метода ToF на основе соответствующего обычного прерывателя на нашем непрерывном источнике нейтронов с использованием однострелочного прерывателя, а также с помощью отдельного измерения, проведенного на канале передачи IMAT ³².{-2} \ right) \) и спектр затухания образца стали TRIP, измеренный для того же полного времени выдержки 4 часа с обычным прерывателем в POLDI, с новым методом FOBI и на приборе для визуализации и дифракции IMAT в целевая станция 2 импульсного источника нейтронов ISIS лаборатории Резерфорда Эпплтона. Наблюдается, что поток нейтронов, падающих на образец, значительно увеличивается при использовании метода FOBI, достигая того же порядка величины, что и в приборе IMAT.Однако следует отметить, что IMAT имеет спектр холодных нейтронов, в то время как POLDI — это канал пучка тепловых нейтронов с пиками распределения интенсивности на разных длинах волн, примерно 2,6 \ (\ AA \) и 1,4 \ (\ AA \), соответственно. Однако сравнение с одиночным прерывателем несколько искажено тем фактом, что частота ограничена менее чем 1/4 времени повторения шаблона FOBI. Края Брэгга правильно извлекаются с использованием метода FOBI, как было показано выше. Наблюдается общий пониженный уровень шума по сравнению с обычным методом прерывателя, что согласуется с превосходным нейтронным потоком.Более того, формы брэгговских краев лучше отображаются методами прерывателя с их острой симметричной формой импульса по сравнению с импульсным источником нейтронов с характерным хвостом импульса, отраженным на более длинноволновой стороне каждого брэгговского края ⁶. Превосходный поток IMAT выше 2 \ (\ AA \) приводит к наиболее гладкому спектру в этой области, в то время как ниже 2 \ (\ AA \) ситуация меняется на противоположную, в соответствии со сравнением потоков на левой боковой панели рис.6. Однако превосходное разрешение IMAT по длине волны в этой спектральной области отражается более резкими краями, хотя обе кривые с меньшим потоком в этом диапазоне длин волн, IMAT и обычный прерыватель, значительно больше отклоняются от эталонной кривой в этой области.Этот эффект до сих пор не имеет прямого объяснения, но может быть потому, что другие (кроме когерентного) вклады рассеяния не были учтены при вычислении эталонных спектров. Контрольный спектр был рассчитан с помощью программного обеспечения NXS для чистого железа с ГЦК, которое является основной фазой, составляющей образец использованной стали. Несовпадение амплитуды некоторых кромок Брэгга в основном связано с микроструктурой и легирующими элементами, которые не были учтены в приближении эталона.

В таблице 1 приводится количественное сравнение различных методов с точки зрения инструментального разрешения по длине волны (\ (\ Delta \ lambda / \ lambda \)), нейтронного потока и соответствующего FOM. Мы определяем FOM как поток, нормализованный разрешением по длине волны относительно соответствующего значения для обычного измерения прерывателя в POLDI. Мы предоставляем поток, разрешение и FOM, интегрированные по диапазону длин волн от 0,96 до 3,28 \ (\ AA \), а последнее — для конкретных длин волн 1.25 \ (\ AA \) и 2,53 \ (\ AA \). Подход FOBI показывает значительное увеличение производительности по сравнению с методом ToF в том же источнике, как в выделенной полосе пропускания, так и для двух отдельных длин волн Брэгговского края. Несмотря на простое сравнение рабочих циклов, соответствующих FOBI и традиционному методу, можно было бы спрогнозировать FOM, равное 39, мы находим общий FOM приблизительно 50 для метода FOBI, потому что обычный измельчитель был меньше в диаметре. Вдобавок, как упоминалось ранее, обычный прерыватель не был оптимизирован для работы с тем же диапазоном длин волн.Номинальное усиление магнитного потока при более сравнимых условиях, тем не менее, все равно будет составлять восемь раз для текущего случая с восемью псевдослучайными щелями в прерывателе FOBI. Однако мы ясно показываем, что метод FOBI может увеличить поток нейтронов при измерении ToF с непрерывным источником почти на порядок. Далее показано, что FOM сопоставим для прибора IMAT с импульсным источником, с заданным смещением, что прибор для холодных нейтронов (IMAT) сравнивается с прибором для тепловых нейтронов (POLDI) на тепловой стороне спектра.Следовательно, на определенных длинах волн, таких как 1,25 \ (\ AA \), FOM FOBI равен FOM IMAT, в то время как для более длинных волн IMAT начинает улучшаться, указывая на то, что метод FOBI оптимизирован для работы в определенных полосах пропускания, которые зависят от источника. распределение спектра и инструментальные параметры.

Таблица 1 Разрешение по длине волны (\ (\ Delta \ lambda / \ lambda \)), поток нейтронов на краю Брэгга 2,53 \ (\ AA \) аустенита и усиление FOM, взвешенное для улучшения разрешения, для обычного метода с использованием однощелевого прерывателя, представленной здесь методики FOBI и измерения на канале IMAT.

Волоконных решеток Брэгга, объяснение в энциклопедии RP Photonics; ВБР, индексная модуляция, фильтры, оптоволоконные датчики

Энциклопедия> буква F> волоконная решетка Брэгга

можно найти в Руководстве покупателя RP Photonics. Среди них:

Найдите более подробную информацию о поставщиках в конце этой статьи энциклопедии или посетите наш

Вас еще нет в списке? Получите свою запись!

Используя наш рекламный пакет, вы можете разместить свой логотип и далее под описанием продукта.

Сокращение: FBG

Определение: отражающие структуры в сердцевине оптического волокна с периодическим или апериодическим возмущением эффективного показателя преломления

Более общий термин: решетки Брэгга

Немецкий: Фазер-Брэгг-Гиттер

Категории: фотонные устройства, волоконная оптика и волноводы

Как цитировать статью; предложить дополнительную литературу

Автор: Д-р Рюдигер Пашотта

URL: https: //www.rp-photonics.ru / fiber_bragg_gratings.html

Волоконная брэгговская решетка — это периодическое или апериодическое возмущение эффективного показателя преломления в сердцевине оптического волокна (см. Рисунок 1). Обычно возмущение является приблизительно периодическим на определенной длине, например. несколько миллиметров или сантиметров, а период порядка сотен нанометров, что намного больше, чем у длиннопериодных волоконных решеток (см. ниже).

Для коротких периодов модуляции показателя преломления возмущение показателя преломления приводит к отражению света (распространяющегося вдоль волокна) в узком диапазоне длин волн, для которого выполняется условие Брэгга (→ зеркала Брэгга ):

, где Λ — период решетки, λ — длина волны вакуума, а n _eff — эффективный показатель преломления света в волокне.По сути, условие означает, что волновое число решетки совпадает с разностью (противоположных) волновых векторов падающей и отраженной волн. В этом случае комплексные амплитуды, соответствующие вкладам отраженного поля от различных частей решетки, все находятся в фазе, так что они могут конструктивно складываться; это разновидность фазового согласования. Даже слабая модуляция индекса (с амплитудой, например, 10 ^{— 4}) достаточна для достижения почти полного отражения, если решетка достаточно длинная (например.грамм. несколько миллиметров).

Свет с другими длинами волн, не удовлетворяющий условию Брэгга, почти не подвержен влиянию брэгговской решетки, за исключением некоторых боковых лепестков, которые часто встречаются в спектре отражения (но могут быть подавлены аподизацией решетки, см. Ниже).

Ширина полосы отражения волоконной решетки, которая обычно значительно меньше 1 нм, зависит как от длины, так и от силы модуляции показателя преломления. Желательны самые узкие значения полосы пропускания e.грамм. для создания одночастотных волоконных лазеров или некоторых оптических фильтров, получаются для длинных решеток со слабой модуляцией показателя преломления. Большая ширина полосы может быть достигнута с помощью коротких и сильных решеток, но также может быть достигнута апериодическая конструкция большей длины (см. Ниже).

Поскольку длина волны максимального отражения зависит не только от периода брэгговской решетки, но также от температуры и механической деформации, брэгговские решетки могут использоваться в датчиках температуры и деформации. Создаваемое поперечное напряжение e.грамм. путем зажатия волоконной решетки между двумя плоскими пластинами вызывает двойное лучепреломление и, следовательно, поляризационно-зависимые длины волн Брэгга.

Рисунок 1: Схематическая структура волоконной брэгговской решетки (ВБР). Сердцевина волокна имеет периодически изменяющийся показатель преломления на некоторой длине. Чертеж не в масштабе; типичные размеры: диаметр оболочки 125 мкм и диаметр сердцевины 8 мкм; периоды решеток показателя преломления изменяются в диапазоне сотен нанометров или (для длиннопериодных решеток) сотен микрометров.

Физическое моделирование оптических свойств

Большинство волоконных решеток Брэгга используется в одномодовых волокнах, и в этом случае физическое моделирование часто бывает относительно простым. В принципе можно использовать тот же формализм, что и для диэлектрических зеркал, в простейшем варианте предполагая прямоугольную модуляцию индекса и принимая во внимание ограниченное перекрытие оптических полей с областью модуляции индекса. Однако количество периодов модуляции индекса может стать довольно большим для длинных решеток, увеличивая время вычислений.Тогда может быть предпочтительнее использовать модель, основанную на связи мод, приводящую к паре дифференциальных уравнений с членом связи, величина которого связана с локальной силой модуляции индекса. Затем предполагается, что связь фактически плавно распределена, и численное интегрирование выполняется с размером шага, который может быть намного больше периода решетки.

Такие методы можно использовать для вычисления частотно-зависимых комплексных амплитуд пропускания и отражения света.Они показывают не только доли отраженной и передаваемой мощности, но также (посредством численного дифференцирования) хроматическую дисперсию.

Численные модели существенно усложняются, если задействовано много видов распространения. Даже для одномодового волокна может потребоваться рассмотреть четыре моды (а не только две моды встречного распространения), если необходимо двулучепреломление, или даже большее количество мод, если может возникнуть связь с модами оболочки. Для многомодовых волокон необходимо учитывать множество мод сердцевины.В таких случаях коэффициенты связи зависят не только от амплитуды модуляции индекса, но и от трехмерной формы решетки. Кроме того, длина волны максимального отражения может различаться между разными модами, поскольку на условие Брэгга влияют разные постоянные распространения. Для получения высокого коэффициента отражения для всех направленных мод на определенной длине волны можно использовать чирпированную (и, соответственно, более длинную) решетку Брэгга.

Фигура 2: Спектры отражения ВБР длиной 5,4 мм с разным контрастом показателя преломления, соответствующие разным временам воздействия УФ-излучения.Боковые лепестки кривой отражения, наблюдаемые при высоком контрасте показателя преломления, могут быть удалены аподизацией, то есть уменьшением контрастности показателя преломления по направлению к концам решетки. Расчеты были выполнены с помощью программного обеспечения RP Coating.

Также возможно применение численных методов распространения пучка для анализа волоконных брэгговских решеток. Это особенно актуально, когда нет отражений, а есть только связь между модами, распространяющимися по существу в одном и том же направлении — типичная ситуация для длиннопериодных брэгговских решеток (например, с периодами решетки порядка 1 мм).(Для случаев, когда используются встречные моды, методы распространения луча применить гораздо сложнее.) На рисунке 3 показан пример для случая длиннопериодной волоконной брэгговской решетки, в которой период опроса выбран таким образом, что возможна эффективная связь основной моды с модой LP ₀₃. Преимущества полностью численного метода заключаются в том, что не требуются сложные аналитические вычисления и что можно избежать типичных упрощений аналитической модели (которые могут быть или не могут быть оправданы на практике).

Рисунок 3: Распределение интенсивности внутри волоконной брэгговской решетки. Красная и синяя кривая показывают изменение оптической мощности в режиме LP ₀₃ и режиме LP ₀₁ соответственно. Эта диаграмма была взята из тематического исследования численного распространения луча в волоконных устройствах.

Специальные типы решеток

Аподированные решетки

Если интенсивность модуляции показателя преломления в решетке постоянна на некоторой длине и внезапно падает до нуля за пределами этого диапазона, в спектре отражения появляются боковые лепестки, в частности, если пиковый коэффициент отражения высокий (см. Рисунок 2).Эти боковые доли иногда беспокоят, например в некоторых применениях волоконных решеток Брэгга в качестве оптических фильтров. Их можно в значительной степени удалить с помощью метода аподизации : сила модуляции индекса плавно увеличивается и уменьшается вдоль решетки. Конечно, тогда потребуется увеличенная общая длина решетки для достижения определенного пикового коэффициента отражения. Для точного профиля модуляции показателя преломления в аподизированной волоконной брэгговской решетке существует компромисс между оптимальным подавлением боковых лепестков и максимальным коэффициентом отражения для некоторой ограниченной длины решетки и заданной максимальной силой модуляции показателя преломления.

Решетки с апериодической модуляцией индекса (чирпированные решетки)

Волоконные решетки

с апериодической модуляцией индекса могут иметь интересные свойства, такие как кривые отражения без боковых лепестков, несколько настроенных полос отражения или специальные профили хроматической дисперсии. В частности, для компенсации дисперсии используются так называемые волоконные чирпированные решетки [28], в которых длина волны Брэгга монотонно изменяется в зависимости от положения. Это возможно, например, для достижения очень большой дисперсии групповой задержки в волокне средней длины, достаточной для компенсации дисперсии большого участка передающего волокна в волоконно-оптической системе связи.Другое применение — сжатие импульсов, например в системе усилителя чирпированных импульсов.

Волоконно-чирпированные решетки

также интересны для применения в качестве распределенных волоконно-оптических датчиков с внутрирешеточным зондированием , т. Е. Для мониторинга, например, температура по длине устройства.

Длиннопериодические решетки Брэгга

Типичные ВБР имеют период решетки в несколько сотен нанометров, связывая встречные волны в активной зоне. Вторая возможность — использовать длиннопериодические брэгговские решетки (LPG) [19] с периодами порядка сотен микрон и более (часто с наклонными плоскостями решетки) и длиной e.грамм. несколько сантиметров.

Такие решетки могут связывать моды только с одним и тем же направлением распространения, потому что разница волновых векторов встречных волн будет слишком велика, чтобы их могла согласовать решетка. Например, основная мода многомодового волокна может быть связана с определенной модой более высокого порядка, или мода сердцевины может быть связана с модами оболочки, распространяющимися в аналогичном направлении. В последнем случае связь эффективно вносит потери при распространении, поскольку свет в модах оболочки обычно испытывает большие потери в покрытии волокна.

Длиннопериодические решетки можно изготавливать даже путем прижатия короткого волокна к пластине с периодическими канавками [18]. Этот вид решетки обратимый и потенциально настраиваемый.

Длиннопериодические решетки используются для введения тщательно контролируемых потерь, зависящих от длины волны, например для выравнивания усиления в волоконных усилителях, легированных эрбием, но также используются для волоконно-оптических датчиков.

Волоконные решетки в полимерных волокнах

Также можно записывать ВБР в полимерные оптические волокна .Как и в случае с кварцевыми волокнами, обычно используется ультрафиолетовый свет, но физические механизмы несколько иные. Преимуществом решеток Брэгга в полимерных волокнах является большая перестраиваемость по длине волны: полимерные волокна можно сильнее растянуть, и они сильнее реагируют на изменения температуры.

Изготовление волоконных решеток Брэгга

Изготовление волоконных брэгговских решеток обычно включает освещение материала сердцевины ультрафиолетовым лазерным светом (например, эксимерным лазером KrF или ArF или другим типом ультрафиолетового лазера), что вызывает некоторые структурные изменения и, таким образом, необратимую модификацию показателя преломления. .Фоточувствительность стекла сердцевины сильно зависит от химического состава и длины волны ультрафиолетового излучения: кварцевое стекло (которое часто используется для облицовки) имеет очень слабую светочувствительность, тогда как германосиликатное стекло проявляет гораздо более сильный эффект, что делает возможным контраст показателя преломления. до ≈ 10 ⁻³. Значительное дальнейшее увеличение светочувствительности возможно при загрузке волокна водородом ( гидрированных волокна ). Для этого волокно в течение некоторого времени выдерживают в атмосфере водорода с высоким давлением.Фосфатные стекла обычно считаются непригодными для изготовления ВБР, но это возможно благодаря специальным методам [26].

Первые волоконные брэгговские решетки [1] были изготовлены с использованием видимого лазерного луча, распространяющегося вдоль сердцевины волокна, но в 1989 г. G. Meltz и др. Продемонстрировали более универсальный метод. [3], используя интерферометрическое наложение ультрафиолетовых лучей, которые исходят со стороны волокна (, поперечный, , , голографический, , , метод ).Угол между ультрафиолетовыми лучами определяет период светового рисунка в сердцевине волокна и, следовательно, длину волны Брэгга. Два ультрафиолетовых луча часто генерируются путем экспонирования периодической фазовой маски (фотошаблона) одним ультрафиолетовым лучом [4] (метод фазовой маски , ) с использованием двух дифрагированных лучей первого порядка. Непериодические фазовые маски могут использоваться для получения более сложных рисунков. Другой метод — это метод «точка за точкой» [22, 30], где области с повышенным показателем преломления записываются по точкам с помощью небольшого сфокусированного лазерного луча.Это подходящий (и очень гибкий) метод, особенно для длиннопериодных решеток Брэгга (см. Выше), хотя на более коротких длинах волн могут возникать дополнительные потери при распространении.

Вместо ультрафиолета инфракрасный свет в виде интенсивных фемтосекундных импульсов может также использоваться для записи решеток Брэгга [20] в различных типах очков. В этом случае двухфотонное поглощение происходит вблизи фокуса лазерного луча, но не в областях вне фокуса. Такие решетки можно даже записывать через полимерное покрытие волокна [24], поскольку интенсивность в покрытии намного ниже, когда луч фокусируется на сердцевину волокна.Совершенно другой метод, также использующий инфракрасный свет, — это изготовление длиннопериодных ВБР в фотонно-кристаллических волокнах путем облучения лазерным лучом CO ₂.

В зависимости от условий записи на самом деле существуют разные физические механизмы, участвующие в формировании брэгговской решетки, и различают разные типы решеток. Решетки типа I написаны с умеренной интенсивностью и имеют индексную решетку прямо по сердцевине. Решетки типа II [5] могут быть записаны с гораздо большей интенсивностью за очень короткое время, часто с помощью одного наносекундного импульса от эксимерного лазера ( решетки однократного разрушения ).Их можно записать на вытяжной башне [6] непосредственно перед нанесением покрытия на волокно, чтобы избежать процесса удаления уже изготовленного покрытия и получить решетку с полной механической прочностью обычного волокна.

Чирпированные решетки можно получить разными способами, например с двухточечной лазерной записью, с чирпированными фазовыми масками или за счет сужения волокна после записи решетки.

Волоконные решетки Брэгга

довольно прочные, но степень износостойкости (напр.грамм. температура, при которой решетка может стереться) сильно зависит от материала волокна и деталей изготовления решетки. Оптические свойства могут измениться в течение некоторого времени после изготовления, прежде чем они достигнут своих окончательных значений. Чтобы быстрее достичь стабильного состояния, можно применить процедуру отжига, что обычно означает, что волокно выдерживают при некоторой повышенной температуре в течение нескольких часов.

Применение волоконных решеток Брэгга

Телекоммуникационные приложения ВБР часто включают фильтрацию по длине волны, например.грамм. для объединения или разделения каналов с множеством длин волн в системах мультиплексирования с разделением по длине волны (мультиплексоры ввода-вывода , OADM ). Могут быть реализованы чрезвычайно узкополосные фильтры, например, с длинными ВБР (длиной до метра, см. [31]) или с комбинациями таких решеток. Существуют также более короткие ВБР с перестраиваемой центральной длиной волны, например через переменную механическую деформацию, приложенную с помощью пьезопреобразователя. С помощью такой технологии можно реализовать перестраиваемые оптические фильтры.

ВБР

с сильной хроматической дисперсией могут использоваться для компенсации дисперсии и растяжения импульсов в системах усиления чирпированных импульсов.

ВБР

могут использоваться в качестве торцевых зеркал волоконных лазеров (→ лазеры с распределенным брэгговским отражателем, , волоконные лазеры с РБО), обычно ограничивая излучение очень узким спектральным диапазоном. Может быть достигнута даже одночастотная работа, например, за счет того, что весь резонатор лазера образован брэгговской решеткой с фазовым сдвигом посередине (→ лазеры с распределенной обратной связью ).

За пределами лазерного резонатора ВБР может служить эталоном длины волны, например для стабилизации длины волны лазера. Этот метод также может применяться для лазерных диодов со стабилизированной длиной волны.

Если поляризация пишущих лучей перпендикулярна оси волокна, может быть значительное отклонение между длинами волн Брэгга для обоих направлений поляризации (т. Е. Двойное лучепреломление). Это может быть использовано, например, для изготовления качающихся фильтров .

Другая область применения волоконно-оптических датчиков, например, для измерения деформации или температуры, в которой используется влияние деформации или температуры на оптические свойства решеток.

Диапазон интересных явлений в брэгговых решетках расширяется за счет появления оптических нелинейностей при более высоких уровнях оптической мощности.

Поставщики

Справочник покупателя RP Photonics содержит информацию о 36 поставщиках волоконных решеток Брэгга. Среди них:

TeraXion

Teraxion — мировой лидер в производстве высококачественных волоконных решеток Брэгга. Компоненты высокого качества позволяют полностью контролировать спектральную, пространственную и временную области.

Подавитель комбинационного рассеяния света (RSS) представляет собой полосовой фильтр на основе волоконной брэгговской решетки.Он решает проблему вынужденного комбинационного рассеяния света (ВКР) в его источнике.

iXblue

iXblue предлагает волоконно-оптические брэгговские решетки для различных применений: зеркала лазерного резонатора, фильтры выравнивания усиления и фильтры со сверхузкой полосой пропускания. В сочетании с нашим обширным ассортиментом легированных волокон мы можем предложить подходящие волокна для одночастотных DFB-лазеров.

HBK FiberSensing

На основе технологии волоконной брэгговской решетки (FBG) и серии оптических датчиков newLight конфигурируемые массивы FS70 представляют собой оптические волокна с несколькими FBG и высококачественными покрытиями.Они оптимально подходят для многоточечного измерения деформации в лабораториях и во всех отраслях промышленности.

Technica Optical Components

Волоконные решетки Брэгга высшего качества и массивы ВБР для индивидуальных датчиков, датчики с полиимидным покрытием до 300 ° C, герметичные датчики с золотым покрытием, ВБР малого диаметра, радиационно стойкие / устойчивые к излучению датчики, наклонные ВБР и высокотемпературные датчики ВБР до 1000 ° С. Мы также производим согласованные пары ВБР для волоконных лазеров и эталонные длины волн атермальной ВБР.

Вопросы и комментарии пользователей

Здесь вы можете оставлять вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о приеме на основании определенных критериев. По сути, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы скоро удалили его. (См. Также наше заявление о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личный отзыв или консультацию от автора, свяжитесь с ним e.грамм. по электронной почте.

Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже откажетесь от своего согласия, мы удалим эти данные.) Поскольку ваши материалы сначала проверяются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

Библиография

[1]	K. O. Hill et al. , «Фоточувствительность в волоконно-оптических волноводах: применение для изготовления отражающих волокон», Прил.Phys. Lett. 32, 647 (1978), DOI: 10.1063 / 1.89881
[2]	F. Ouellette, «Подавление дисперсии с использованием линейно чирпированных брэгговских решетчатых фильтров в оптических волноводах», Опт. Lett. 12 (10), 847 (1987), DOI: 10.1364 / OL.12.000847
[3]	G. Meltz et al. , “Формирование брэгговских решеток в оптических волокнах методом поперечной голографии”, Опт. Lett. 14 (15), 823 (1989), DOI: 10.1364 / OL.14.000823
[4]	K.О. Хилл, «Брэгговская решетка, изготовленная из мономодового светочувствительного оптического волокна путем УФ-облучения через фазовую маску», Appl. Phys. Lett. 62 (10), 1035 (1993), DOI: 10.1063 / 1.108786
[5]	J. L. Archambault et al. , «Брэгговские отражатели со 100% -ной отражательной способностью, полученные в оптических волокнах с помощью одиночных импульсов эксимерного лазера», Электрон. Lett. 29, 453 (1993), DOI: 10,1049 / el: 19930303
[6]	L. Dong et al. , «Одноимпульсные брэгговские решетки, записываемые при вытяжке волокна», Электрон.Lett. 29 (17), 1577 (1993), DOI: 10.1049 / el: 19931051
[7]	Р. Кашьяп, «Светочувствительные оптические волокна: устройства и приложения», Опт. Fiber Technol. 1, 17 (1994), DOI: 10.1006 / ofte.1994.1003
[8]	H. Patrick et al. , «Отжиг брэгговских решеток в водородном оптическом волокне», J. Appl. Phys. 78 (5), 2940 (1995), DOI: 10,1063 / 1,360753
[9]	I. Bennion et al. , «Обзор учебного пособия, волоконно-оптические брэгговские решетки с УФ-записью», Опт.Квантовая электроника. 28, 93 (1996), DOI: 10.1007 / BF00278281
[10]	А. Д. Керси, «Обзор последних достижений в технологии волоконно-оптических датчиков», Опт. Fiber Technol. 2, 291 (1996), DOI: 10.1006 / ofte.1996.0036
[11]	К. О. Хилл и Г. Мельц, «Технология волоконных решеток Брэгга — основы и обзор», IEEE J. Lightwave Technol. 15 (8), 1263 (1997), DOI: 10.1109 / 50.618320
[12]	Л. Донг и В.Ф. Лю, “Термический распад волоконных брэгговских решеток положительных и отрицательных изменений показателя преломления, сформированных на длине волны 193 нм в германосиликатном волокне, легированном бором”, Прикл. Опт. 36 (31), 8222 (1997), DOI: 10.1364 / AO.36.008222
[13]	L. Dong et al. , «Эффективные одночастотные волоконные лазеры с новыми светочувствительными световодами Er / Yb», Опт. Lett. 22 (10), 694 (1997), DOI: 10.1364 / OL.22.000694
[14]	A. D. Kersey et al. , «Датчики с волоконной решеткой», IEEE J.Lightwave Technol. 15 (8), 1442 (1997), DOI: 10.1109 / 50.618377
[15]	Т. Эрдоган, «Спектры волоконных решеток», IEEE J. Lightwave Technol. 15 (8), 1277 (1997), DOI: 10.1109 / 50.618322
[16]	B.-O. Guan et al. , «Высокостабильные волоконные брэгговские решетки, записанные в волокне, наполненном водородом», IEEE Photon. Technol. Lett. 12 (10), 1349 (2000), DOI: 10,1109 / 68,883826
[17]	T. Mizunami et al., «Брэгговские решетки в многомодовых и маломодовых оптических волокнах», J. Lightwave Technol. 18 (2), 230 (2000), DOI: 10.1109 / 50.822797
[18]	S. Savin et al. , “Перестраиваемые длиннопериодические волоконно-оптические решетки с механическим возбуждением”, Опт. Lett. 25 (10), 710 (2000), DOI: 10.1364 / OL.25.000710
[19]	M. Harurnoto et al. , «Фильтр выравнивания усиления с использованием длиннопериодных волоконных решеток», J. Lightwave Technol. 20 (6), 1027 (2002), DOI: 10.1109 / JLT.2002.1018814
[20]	S. J. Mihailov et al. , «Волоконные брэгговские решетки с фазовой маской и фемтосекундным излучением 800 нм», Опт. Lett. 28 (12), 995 (2003), DOI: 10.1364 / OL.28.000995
[21]	A. Dragomir et al. , “Запись волоконных брэгговских решеток ультрафиолетовым фемтосекундным излучением”, Опт. Lett. 28 (22), 2171 (2003), DOI: 10.1364 / OL.28.002171
[22]	A.Мартинез и др. , “Тепловые свойства волоконных брэгговских решеток, записываемых по точкам инфракрасным фемтосекундным лазером”, Электрон. Lett. 41 (4), 176 (2005), DOI: 10.1049 / el: 20057898
[23]	М. Сумецкий и Б. Дж. Эгглтон, «Волоконные брэгговские решетки для компенсации дисперсии в системах оптической связи», J. Opt. Fiber Commun. Rep. 2, 256-278 (2005), DOI: 10.1007 / s10297-004-0026-9
[24]	A. Martinez et al., «Прямая запись брэгговских решеток в волокнах с покрытием с помощью инфракрасного фемтосекундного лазера», Опт. Lett. 31 (11), 1603 (2006), DOI: 10.1364 / OL.31.001603
[25]	E. Wikszak et al. , “Волоконный эрбиевый лазер на основе волоконной брэгговской решетки с внутрикорпусной фемтосекундной записью”, Опт. Lett. 31 (16), 2390 (2006), DOI: 10.1364 / OL.31.002390
[26]	J. Albert et al. , «Прочные брэгговские решетки в одномодовом волокне из фосфатного стекла», Прил.Phys. Lett. 89, 101127 (2006), DOI: 10.1063 / 1.2349318
[27]	G. Androz et al. , «Монолитный фторид-волоконный лазер на длине волны 1480 нм с использованием волоконных брэгговских решеток», Опт. Lett. 32 (10), 1302 (2007), DOI: 10.1364 / OL.32.001302
[28]	N. M. Litchinitser et al. , «Настраиваемая компенсация дисперсии на основе волокна», J. Opt. Fiber Commun. Реп. 4, 41 (2007), DOI: 10.1007 / 978-0-387-48948-3_11
[29]	J.Консервирование, «Волоконные решетки и устройства для датчиков и лазеров», Laser & Photon. Ред. 2 (4), 275 (2008), DOI: 10.1002 / lpor.200810010
[30]	G. D. Marshall et al. , «Волоконно-брэгговские решетки с точечной записью и их применение в сложных конструкциях решеток», Опт. Express 18 (19), 19844 (2010), DOI: 10.1364 / OE.18.019844
[31]	M. Gagné et al. , «Изготовление высококачественных сверхдлинных волоконных решеток Брэгга: до 2 миллионов периодов в фазе», Опт.Express 22 (1), 387 (2014), DOI: 10.1364 / OE.22.000387
[32]	R. G. Krämer et al. , “Волоконные брэгговские решетки с фемтосекундной записью в иттербиевых световодах для волоконных лазеров в киловаттном режиме”, Опт. Lett. 44 (4), 723 (2019), DOI: 10.1364 / OL.44.000723
[33]	T. O. Imogore et al. , “Настройка дисперсии фемтосекундных лазерных записанных чирпированных волоконных брэгговских решеток с помощью селективной фемтосекундной лазерной постобработки”, Опт.Lett. 45 (23), 6526 (2020), DOI: 10.1364 / OL.411679
[34]	X.-P. Pan et al. , “Волоконные чирпированные брэгговские решетки с фемтосекундной лазерной записью”, Опт. Lett. 46 (9), 2059 (2021), DOI: 10.1364 / OL.422576
[35]	R. Kashyap, Fiber Bragg Gratings , Academic Press, San Diego (1999)

(Предложите дополнительная литература!)

См. Также: решетки Брэгга, объемные решетки Брэгга, волокна, волоконно-оптические датчики, оптические датчики температуры, оптические датчики деформации, лазеры с распределенной обратной связью, расширители импульсов
и другие изделия в категориях волоконная оптика и волноводы, фотонные устройства

Если вам понравилась эта страница, поделитесь ссылкой со своими друзьями и коллегами, e.грамм. через соцсети:

Эти кнопки обмена реализованы с учетом конфиденциальности!

Код для ссылок на других сайтах

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем веб-сайте, в социальных сетях, дискуссионном форуме, Википедии), вы можете получить здесь требуемый код.

HTML-ссылка на эту статью:

   
 Статья о волоконных решетках Брэгга  
 в  
 Энциклопедия фотоники RP

С изображением для предварительного просмотра (см. Рамку чуть выше):

   
  alt = "article">

Для Википедии, например в разделе «== Внешние ссылки ==»:

  * [https://www.rp-photonics.com/fiber_bragg_gratings.html 
 статья о «Волоконных решетках Брэгга» в энциклопедии RP Photonics]

Дифракция рентгеновских лучей, закон Брэгга и уравнение Лауэ

В ноябре 1895 года Вильгельм Рентген открыл рентгеновские лучи, работая в Вюрцбургском университете, Германия. Рентген исследовал катодные лучи в различных типах вакуумированных стеклянных трубок и пытался определить их диапазон в воздухе. Он заметил, что пока излучаются лучи, светится экран, покрытый флуоресцентным платиноцианидом бария.Он был заинтригован, потому что экран был слишком далеко от трубки, чтобы на него влияли катодные лучи.

Он предположил, что неизвестные лучи, рентгеновские лучи, испускаются из стенок трубки во время работы электронно-лучевой трубки. К своему удивлению, Рентген обнаружил, что лучи могут проходить прямо через его руку и отбрасывать тени от его костей на флуоресцентный экран. Он провел несколько недель в частном порядке, исследуя лучи, прежде чем опубликовать свои результаты в конце года.

Закон Брэгга

Закон Брэгга является результатом экспериментов, проведенных физиком сэром Уильямом Лоуренсом Брэггом в 1912 году и впервые представленных в том же году Кембриджскому философскому обществу.{[1]} \) Уильям Лоуренс Брэгг и его отец, сэр Уильям Генри Брэгг, были удостоены Нобелевской премии по физике в 1915 году за их работу по определению кристаллических структур, начиная с NaCl, ZnS и алмаза.

После того, как Вильгельм Рентген открыл рентгеновские лучи в 1895 году, Уильям Генри Брэгг первым определил кристаллическую структуру с помощью методов дифракции рентгеновских лучей, начал непрерывное исследование природы излучения, в основном рентгеновских лучей, а также альфа- и бета-частиц и гамма-лучей.После открытия дифракции рентгеновских лучей на кристаллах в 1912 году Брэгг и его сын Уильям Л. вывели закон Брэгга, который связывает длину волны рентгеновских лучей со скользящим углом отражения. В 1913 году Брэгг-старший построил первый рентгеновский спектрометр, который первоначально использовал для исследования спектральных распределений рентгеновского излучения. В течение нескольких лет они смогли использовать этот инструмент и закон Брэгга, чтобы получить структуру кристаллов и показать точное положение атомов. Впоследствии они продемонстрировали, что свойства и поведение большого количества веществ могут быть связаны с положением составляющих их атомов.

Уильям Лоуренс Брэгг стал директором Кавендишской лаборатории в Кембридже, Англия. Именно в этой лаборатории, когда он был директором, в начале 1950-х годов Дж. Д. Уотсон и Ф. Х. К. Крик, используя методы дифракции рентгеновских лучей, впервые разработанные Брэггом, вывели двойную спиральную структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Сегодня биотехнология имеет множество форм: выявление преступлений, судебная медицина, рекомбинантная ДНК для улучшения свойств растений и животных, а также анализ плода для выявления врожденных дефектов — и это лишь некоторые из них.{[3]} \)

В 1915 году Уильям Генри Брэгг и Уильям Лоуренс Брэгг были удостоены Нобелевской премии за их вклад в анализ кристаллической структуры. Они были первой и (пока) единственной командой отца и сына, которая совместно выиграла приз. Среди других лауреатов премии отца и сына Нильс и Оге Бор, Манн и Кай Зигбан, Дж. Дж. Томсон и Джордж Томсон, Ганс фон Эйлер-Челпин и Ульф фон Эйлер, а также Артур и Роджер Корнберг были награждены премией за отдельные вклады.

Вт.Л. Брэггу в то время было 25 лет, что делало его самым молодым лауреатом Нобелевской премии на сегодняшний день.

W.H Bragg (1862-1942) и W.L. Брэгг (1890-1971) на шведской почтовой марке.

1.2 Принцип закона Брэгга и дифракция рентгеновских лучей

\ [\ begin {align} n \ lambda = 2d \ cdot \ sin \ theta \ end {align} \ label {1} \]

, где
• n — целое число, определяемое заданным порядком,
• λ — длина волны рентгеновских лучей и движущихся электронов, протонов и нейтронов,
• d — расстояние между плоскостями в атомной решетке и
• θ — угол между падающим лучом и плоскостями рассеяния.{[2]} \)

Рассмотрите условия, необходимые для того, чтобы фазы лучей совпадали, когда угол падения равен углу отражения. Лучи падающего луча всегда находятся в фазе и параллельны до точки, в которой верхний луч попадает в верхний слой у атома z. Второй луч переходит в следующий слой, где он рассеивается атомом B. Второй луч должен пройти дополнительное расстояние AB + BC, если два луча должны продолжать движение рядом и параллельно. Это дополнительное расстояние должно быть целым (\ (n \)) кратным длине волны (\ lambda \), чтобы фазы двух лучей были одинаковыми:

\ begin {align} n \ lambda = AB + BC \ end {align}

Распознавая d как гипотенузу прямоугольного треугольника Abz, мы можем использовать тригонометрию, чтобы связать d и (\ theta \) с расстоянием (AB + BC).Расстояние AB противоположно (\ theta \), поэтому

\ begin {align} AB = d \ sin \ theta \ end {align}

Поскольку \ (AB = BC \), уравнение (2) принимает вид,

\ begin {align} n \ lambda = 2AB \ end {align}

Подставляя уравнение (3) в уравнение (4), получаем, что

\ begin {align} n \ lambda = 2d \ cdot \ sin \ theta \ end {align}

и закон Брэгга. {‘}} + \ overrightarrow {g} \ end {align}

т.

\ begin {align} | \ overrightarrow {g} | = 2 | \ overrightarrow {k} | \ sin \ theta \ end {align}

Чтобы обеспечить соблюдение закона Брэгга, \ (\ overrightarrow {g} \) следует установить равным \ (\ overrightarrow {G} \), где

\ begin {align} | \ overrightarrow {G} | = 2 \ pi / d_ {h, k, l} \ end {align}

Сравните уравнения (7) и (8), получим

\ begin {align} \ lambda = 2 / d_ {h, k, l} \ sin \ theta \ end {align}

Итак, только если

\ begin {align} \ overrightarrow {g} = \ overrightarrow {G} \ end {align}

закон Брэгга может быть выполнен.{[9]} \)

Определение обратной решетки можно увидеть следующим образом:

В кристаллографии обратная решетка решетки Браве — это набор всех векторов \ (\ overrightarrow {k} \), таких что:

\ begin {align} \ exp ({i} \ overrightarrow {k} \ cdot \ overrightarrow {r}) = 1 \ end {align}

Эта обратная решетка сама по себе является решеткой Браве, а обратная решетка является исходной реальной решеткой.

1.3 Применение закона Брэгга — дифракция Брэгга

Брэгговская дифракция (также называемая брэгговской формулировкой дифракции рентгеновских лучей) была впервые предложена Уильямом Лоуренсом Брэггом и Уильямом Генри Брэггом в 1913 году в ответ на их открытие, что кристаллические твердые тела производят удивительные модели отраженных рентгеновских лучей (в отличие от что, скажем, жидкости).Они обнаружили, что в этих кристаллах для определенных длин волн и углов падения возникают интенсивные пики отраженного излучения (известные как пики Брэгга). У. Л. Брэгг объяснил этот результат, моделируя кристалл как набор дискретных параллельных плоскостей, разделенных постоянным параметром d. Было высказано предположение, что падающее рентгеновское излучение будет создавать пик Брэгга, если их отражения от различных плоскостей конструктивно мешают, как мы показали выше.

Концепция дифракции Брэгга в равной степени применима к процессам дифракции нейтронов и дифракции электронов.

1.3.1 Рентгеновская дифракция

Дифракционная картина получается путем измерения интенсивности рассеянных волн как функции угла рассеяния. Когда рассеянные волны удовлетворяют закону Брэгга, на дифракционной картине получаются очень сильные интенсивности, известные как пики Брэгга.

Согласно закону Брэгга, каждая точка (или отражение) на дифракционной картине выше образуется в результате конструктивной интерференции рентгеновских лучей, проходящих через кристалл. Данные могут быть использованы для определения атомной структуры кристалла.{[6]} \)

1.3.3 Дифракция электронов

Электронная дифракция служит основой для изучения структуры кристаллов и идентифицирующих материалов. Металлы имеют тенденцию давать очень сильные электронограммы, тогда как биологические образцы обычно довольно слабо дифрагируют.

На рисунке выше показаны картины дифракции электронов от выбранных небольших участков. На микрофотографии видно поле кристаллических частиц, очерченное большой селективной диафрагмой (6 мкм на образце).{[7]} \)

Рисунки и пояснения, приведенные ниже, аналогичны рисунку выше, но поле обзора меньше 1 мкм в поперечнике и, следовательно, слишком мало для обычных s.a.d. Одиночная частица была выбрана для дифракционного анализа путем фокусировки освещения в пятно, покрывающее частицу. Дифракционные пятна представляют собой диски, а не точки, потому что электронный пучок больше не параллелен образцу, а является конусом; поэтому каждый дифрагированный луч также представляет собой конус, который становится диском в плоскости пленки.{[8]} \)

1.5 Ссылки

W.L. Брэгг, «Дифракция коротких электромагнитных волн на кристалле», Труды Кембриджского философского общества, 17 (1913), 43–57.
ru.Wikipedia.org/wiki/Bragg%27s_law
http://nobelprize.org/nobel_prizes/p…915/index.html
Рисунок из работы Джеффа Даля, рисунок с сайта www.goiit.com/posts/list/comm…tion-83055.htm
Эта запчасть принадлежит Полу Дж.Шилдс, Центр исследований высокого давления, Департамент наук о Земле и космосе, Государственный университет Нью-Йорка в Стоуни-Брук, Стоуни-Брук, штат Нью-Йорк 11794-2100.
G. Prado, E. Suard, L. Fournes и C. Delmasb, «Распределение катионов в материалах электродов Li1-z (Ni1-yFey) 1 + zO2», J. of Mater. Chem. 10 (2000) 2553
«Принципы и практика электронной микроскопии», Ян М. Ватт, 1997, Cambridge University Press,
perso.fundp.ac.be/%7Ejwouters.{[1]} \)
С 1909 по 1912 год Лауэ был приват-доцентом в Институте теоретической физики под руководством Арнольда Зоммерфельда в Мюнхенском университете Людвига Максимилиана (LMU). Во время рождественских каникул 1911 года и в январе 1912 года Пол Питер Эвальд заканчивал написание докторской диссертации под руководством Зоммерфельда. Во время прогулки по Английскому саду в Мюнхене в январе Эвальд рассказал Лауэ о теме своей диссертации. Длины волн, которые волновали Эвальда, находились в видимой области спектра и, следовательно, были намного больше, чем расстояние между резонаторами в модели кристалла Эвальда.Лауэ казался отвлеченным и хотел знать, каков будет эффект, если принять во внимание гораздо меньшие длины волн. В июне Зоммерфельд сообщил Physikalische Gesellschaft Геттингена об успешной дифракции рентгеновских лучей Лауэ, Полом Книппингом и Вальтером Фридрихом в LMU, за что в 1914 году Лауэ был бы удостоен Нобелевской премии по физике. написал первый том своей книги по теории относительности в период с 1910 по 1911 год. Нобелевская премия по физике 1914 года: «За открытие дифракции рентгеновских лучей на кристаллах»
После открытия дифракции рентгеновских лучей на кристаллах в 1912 году Брэгг и его сын Уильям Л., получил закон Брэгга, который связывает длину волны рентгеновских лучей с скользящим углом отражения. В 1913 году Брэгг-старший построил первый рентгеновский спектрометр, который первоначально использовал для исследования спектральных распределений рентгеновского излучения. В течение нескольких лет они смогли использовать этот инструмент и закон Брэгга, чтобы получить структуру кристаллов и показать точное положение атомов. Впоследствии они продемонстрировали, что свойства и поведение большого количества веществ могут быть связаны с положением составляющих их атомов.
Уильям Лоуренс Брэгг стал директором Кавендишской лаборатории в Кембридже, Англия. Именно в этой лаборатории, когда он был директором, в начале 1950-х годов Дж. Д. Уотсон и Ф. Х. К. Крик, используя методы дифракции рентгеновских лучей, впервые разработанные Брэггом, вывели двойную спиральную структуру дезоксирибонуклеиновой кислоты. (ДНК)
Сегодня биотехнология имеет множество форм: выявление преступлений, судебная медицина, рекомбинантная ДНК для укрепления растений и животных, а также анализ плода для выявления врожденных дефектов — и это лишь некоторые из них.{[2]} \)
2.2 Принцип уравнения Лауэ
2.2.1 Взаимное пространство
Все точки обратной решетки можно описать линейной комбинацией кратных двух базисных векторов: \ (\ vec {b_1}, \ vec {b_2}, \ vec {b_3} \). Его определение эквивалентно следующим отношениям:
\ [\ begin {align} \ vec {b_ {1}} = \ frac {\ vec {a_ {2}} \ times \ vec {a_ {3}}} {\ vec {a_ {1}} \ cdot (\ vec {a_ {2}} \ times \ vec {a_ {3}})} \ end {align} \]
\ [\ begin {align} \ vec {b_ {2}} = \ frac {\ vec {a_ {3}} \ times \ vec {a_ {1}}} {\ vec {a_ {1}} \ cdot (\ vec {a_ {2}} \ times \ vec {a_ {3}})} \ end {align} \]
\ [\ begin {align} \ vec {b_ {3}} = \ frac {\ vec {a_ {1}} \ times \ vec {a_ {2}}} {\ vec {a_ {1}} \ cdot (\ vec {a_ {2}} \ times \ vec {a_ {3}})} \ end {align} \]
Интересным свойством вектора обратной решетки является то, что соотношения остаются в силе, если мы заменяем векторы обратной решетки векторами обратной решетки и векторы обратной обратной решетки векторами решетки.{\ ast} = 1 \) также верно.
Теперь мы можем определить вектор обратной решетки \ (\ vec {h} \) линейной комбинацией целых кратных трех векторов обратной решетки:
\ [\ begin {align} \ vec {h} = h \ vec {b_ {1}} + k \ vec {b_ {2}} + l \ vec {b_ {3}} \ end {align} \]
Позже мы увидим, что обратные векторы играют важную роль в дифракции. Прежде, позвольте нам связать векторы обратной решетки с некоторыми макроскопическими свойствами кристаллов.
Индексы Миллера
По построению каждый вектор обратной решетки нормален к серии плоскостей решетки.Мы также знаем, что грани кристалла параллельны плоскостям решетки и, следовательно, перпендикулярны обратным векторам. Таким образом, мы можем однозначно охарактеризовать каждую грань кристалла целочисленными компонентами обратного вектора с одной важной тонкостью. Грань, нормаль к вектору \ (\ vec {h} \), нельзя отличить от нормали к вектору \ (n \ vec {h} \). Поэтому мы будем характеризовать каждую грань кристалла тремя целыми составляющими, но без общего знаменателя. Тройка (h, k, l), удовлетворяющая этому условию, называется индексами Миллера грани.С этой спецификацией мы понимаем, что индексы Миллера являются только подмножеством возможных векторов обратной решетки.
Рисунок выше — это абстракция кристаллической структуры, где даны только узлы решетки. Мы также сообщили о серии плоскостей решетки с расстояниями \ (d_i \) и соответствующей нормалью \ (\ vec {h_i} \) к серии плоскостей. Без дополнительной демонстрации мы приводим здесь важную связь между расстояниями d и вектором обратной решетки \ (\ vec {h} \), нормальным к серии эквидистантных плоскостей:
\ [\ begin {align} d = \ frac {1} {| \ vec {h} |} \ end {align} \]
Уравнение Лауэ в одном измерении
Теперь, когда мы ввели определение векторов обратной решетки, мы готовы выразить физический закон, управляющий дифракцией кристаллического материала.{[3]} \)
Предположим, что ряд рассеивателей разделен постоянным повторением, a. Излучение с длиной волны \ (\ lambda \) падает на этот ряд под углом \ (\ alpha_ {0} \). Изучите разброс из этой строки под углом \ (\ alpha_ {n} \). Разность хода лучей, рассеянных в точках A и D, равна AB-CD. Если входящие лучи находятся в фазе, разность хода должна быть целым числом, кратным длине волны, чтобы возникла конструктивная интерференция. Это приводит к первому уравнению Лауэ:
\ begin {align} (AB-CD) = a (\ cos (\ alpha_ {n} — \ cos \ alpha_ {0})) = n_ {x} \ lambda \ end {align}
Этот результат действителен для любого рассеянного луча, который составляет угол \ (\ alpha_ {n} \) с осью элементарной ячейки.Таким образом, условие Лауэ согласуется с конусом рассеянных лучей с центром вокруг оси a.
Это уравнение можно переформулировать в векторных терминах. Расстояние повторения a становится вектором элементарной ячейки $ \ vec {a} $. Назовем единичный вектор, параллельный входящим лучам, $ \ vec {S_ {0}} $, и вектор, параллельный рассеянным лучам, \ (\ vec {S} \). Тогда есть несколько простых векторных точечных произведений:
\ begin {align} \ vec {a} \ cdot \ vec {S} = a \ cos \ alpha_ {n} \ end {align}
\ begin {align} \ vec {a} \ cdot \ vec {S_ {0}} = a \ cos \ alpha_ {0} \ end {align}
\ begin {align} a \ cos (\ alpha_ {n} — \ cos \ alpha_ {0}) = \ vec {a} \ cdot (\ vec {S} — \ vec {S_ {0}}) = n_ {x} \ lambda \ end {align}
2.2.4 Трехмерное уравнение Лауэ

Для кристалла с параметрами ячейки \ (\ vec {a}, \ vec {b}, \ vec {c} \) имеем три уравнения Лауэ:
\ begin {align} a \ cos (\ alpha_ {n} — \ cos \ alpha_ {0}) = h \ lambda \ end {align}
\ begin {align} b \ cos (\ beta_ {n} — \ cos \ beta_ {0}) = k \ lambda \ end {align}
\ begin {align} c \ cos (\ gamma_ {n} — \ cos \ gamma_ {0}) = l \ lambda \ end {align}
, где \ (\ cos \ alpha_ {0} \), \ (\ cos \ beta_ {0} \), \ (\ cos \ gamma_ {0} \) — направляющие косинусы падающего луча, а \ (\ cos \ alpha_ {n} \), \ (\ cos \ beta_ {n} \), \ (\ cos \ gamma_ {n} \) — направляющие косинусы отраженного луча на оси кристалла.{2} \ gamma_ {n} = 1 \ end {align}
Используя то, что угол между падающим и отраженным лучом равен \ (2 \ theta \)
\ begin {align} \ cos2 \ theta = \ cos \ alpha_ {n} \ alpha_ {0} + \ beta_ {n} \ beta_ {0} + \ gamma_ {n} \ gamma_ {0} \ end {align}
Возьмите \ (\ vec {k_ {i}} \) в качестве волнового вектора для входящего (падающего) луча и \ (\ vec {k_ {o}}} \) в качестве волнового вектора для выходящего (дифрагированного) луча. \ (\ vec {k_ {o}} — \ vec {k_ {i}} = \ Delta \ vec {k} \) — вектор рассеяния, измеряющий изменение между двумя волновыми векторами.Возьмем \ (\ vec {a_ {1}}, \ vec {a_ {2}}, \ vec {a_ {3}} \) как примитивные векторы кристаллической решетки. Три условия Лауэ для вектора рассеяния или уравнения Лауэ для целых значений индексов обратной решетки отражения (h, k, l) также могут быть записаны следующим образом:
\ begin {align} \ vec {a_ {1}} \ cdot \ Delta \ vec {k} = 2 \ pi h \ end {align}
\ begin {align} \ vec {a_ {2}} \ cdot \ Delta \ vec {k} = 2 \ pi k \ end {align}
\ begin {align} \ vec {a_ {3}} \ cdot \ Delta \ vec {k} = 2 \ pi l \ end {align}
Эти условия говорят, что вектор рассеяния должен быть ориентирован в определенном направлении по отношению к примитивным векторам кристаллической решетки.
No related posts.

Голодание по системе Брэгга: реально ли это все?

Вначале однодневная «голодовка»

Преимущество сырым овощам

Диетолог: диета полезна, тотальное голодание — нет

Читайте также:

это очищение организма от зашлакованности.

ГОЛОДАНИЕ по Брэггу — ПУТЬ К ДОЛГОЛЕТИЮ и ХОРОШЕМУ НАСТРОЕНИЮ.

Как сохранить здоровье позвоночника – версия Поля Брэгга. Клиника Бобыря

Общие сведения о методике

Особенность методики Брэгга

Варианты проведения голодания по Брэггу

Однодневное голодание

Голодание 10 дней

21-дневное голодание

Сколько раз в год можно голодать

Инструкция по применению

Вход

Голодание

Выход из голодания

Противопоказания и ограничения

Полезное видео

Преимущества и отличия методики Поля Брэгга от других методов голодания

Пять упражнений Поля Брегга для восстановления позвоночника

Метод Пола Брэгга — Живи!

Открытия и ошибки Поля Брэгга

Что нужно знать, прежде чем читать книгу «Чудо голодания»

Биография Поля Брэгга

Польза и вред голодания

Методы опроса волоконных решеток Брэгга

Пик Брэгга — обзор

Предварительные клинические исследования тяжелых ионов в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли

Изготовление волноводных брэгговских решеток (WBG) в объемных материалах с использованием ультракоротких лазерных импульсов

3 Характеристики WBG

3.1 Условие Брэгга

Рисунок 6:

3.2 Коэффициент связи

Рисунок 7:

Рисунок 8:

Рисунок 9:

3.4 Поперечное сечение WBG

Рис. 10:

3.5 Потери WBG

Рисунок 11:

3,6 Двулучепреломление

Рисунок 12:

Рис. 13:

Рисунок 14:

3.7 Устойчивость к отжигу

Ссылки

Волоконная брэгговская решетка Дилатометрия в экстремальных магнитных полях и криогенных условиях

Abstract

1. Введение

2. Материалы и методы

2.1. Быстрый (миллисекундный временной масштаб) опрос ВБР с использованием лазеров со свипированием длины волны

2.2. Очень быстрый (микросекундная шкала времени) опрос ВБР с использованием широкополосного света и камеры линейного массива

2.3. Сверхбыстрый (наносекундная шкала времени) опрос ВБР с использованием импульсных лазеров

3. Обзор избранных недавних результатов

3.1. Магнитострикционная сверхструктура в разочарованной квантовой спиновой системе SrCu

3.2. Поперечная магнитострикция

3.3. Квантовые колебания в магнитострикции металлов

3.4. Спиновые переходы в диапазоне 100 Тл в LaCoO

4. Экспериментальные проблемы, артефакты и стратегии, используемые для их решения

4.1. Температурные эффекты

4.2. Магнитные силы

4.3. Артефакты из-за индуцированного магнитным полем фарадеевского вращения в оптическом волокне

4.4. Измерение деформации малых образцов

Таблица 1

4.5. Влияние длины ВБР на чувствительность ΔL / L

Благодарности

Вклад авторов

Перекрытие кадров Изображение края Брэгга

Метод FOBI

Результаты контрольного образца

Добросовестность

Волоконных решеток Брэгга, объяснение в энциклопедии RP Photonics; ВБР, индексная модуляция, фильтры, оптоволоконные датчики

Физическое моделирование оптических свойств

Специальные типы решеток

Аподированные решетки

Решетки с апериодической модуляцией индекса (чирпированные решетки)

Длиннопериодические решетки Брэгга