Влияние высоких температур на оптические потери в волоконных световодах с металлическими покрытиями

• Автор: Попов, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Список условных сокращений:

ВОД - волоконно-оптический датчик BOJTC - волоконно-оптическая линия связи ВП - высокотемпературная печь

КЛТР - коэффициент линейного температурного расширения

ОВ - оптическое волокно

ОП - оптический переключатель

OP (OTDR) - оптический рефлектометр

111111 - профиль показателя преломления

разность I 111 (Дп) - разность показателей преломления

СА - спектр-анализатор

СВ - стыковочное волокно

DTS - распределённая система измерения температуры

FCVD - модифицированное химическое осаждение с применением электропечи
MCVD - модифицированное химическое осаждение с применением
кислородно-водородной горелки
ММ (G.651) - многомодовое оптическое волокно
ОН-группы - гидроксильные ионы
ppm - миллионная доля (единица измерения)
SM (G.652) - одномодовое оптическое волокно SWE - край коротковолнового поглощения
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Литературный обзор
§ 1.1 Оптические потери в металлизированных ОВ при высокой
температуре
§ 1.2 Микроизгибные потери в металлизированных ОВ
§ 1.3 Оптические потери в ОВ вследствие насыщения световедущей
сердцевины ОВ молекулярным водородом
§ 1.4 Другие механизмы изменения оптических параметров в ОВ
при высоких температурах
§ 1.5 Выводы
ГЛАВА 2. Оптические потери металлизированных ОВ
при температурах до 400 °С
§ 2.1. Влияние вида металлического покрытия (медь, алюминий)
на оптические потери в металлизированных ОВ
§ 2.2. Край коротковолнового поглощения в металлизированных ОВ
с покрытием из алюминия
§ 2.3. Влияние среды, в которой производится нагрев, на рост оптических
потерь в металлизированных ОВ с покрытием из алюминия
§ 2.4 Стабильность во времени оптических потерь в металлизированных ОВ
с покрытием из алюминия и меди
2.5 Результаты и выводы
ГЛАВА 3. Оптические потери, связанные с микроизгибами ОВ
§ 3.1. Изменение микроизгибных оптических потерь при нагреве
металлизированных ОВ с покрытием из меди и алюминия
§ 3.2. Зависимость величины прироста микроизгибных оптических потерь
от температуры и термоциклирования
§ 3.3 Исследование причин необратимого роста оптических потерь в металлизированных ОВ с покрытием из меди
§ 3.4 Моделирование характера изменения микроизгибных
оптических потерь в металлизированных ОВ при высоких температурах
§ 3.5 Способы уменьшения уровня микроизгибных оптических потерь в металлизированных ОВ
3.5.1 Влияние диаметра кварцевой оболочки ОВ на начальные потери
в металлизированных ОВ (при комнатной температуре)
3.5.2 Влияние диаметра кварцевой оболочки ОВ металлизированным
покрытием на прирост микроизгибных потерь (при их нагреве)
3.5.3. Влияние разности показателя преломления сердцевины и
кварцевой оболочки на прирост микроизгибных потерь в
металлизированных ОВ
3.5.4 Влияние состава металлического покрытия на прирост микроизгибных
потерь при нагреве металлизированных ОВ
3.5.5. Влияние толщины металлического покрытия на микроизгибные
потери при нагреве металлизированных ОВ
§ 3.6. Результаты и выводы
ГЛАВА 4. Оптические потери в металлизированных ОВ
при температурах 500-950 °С
§ 4.1 Диффузия ОН-групп при температурах 500-700 °С
§ 4.2 Исследование величины оптических потерь в металлизированных ОВ
при температуре 700 °С
§ 4.3 Исследование величины оптических потерь в металлизированных ОВ
при температурах более 700 °С
§ 4.4 Исследование величины сигнала обратного рассеяния в
металлизированных ОВ при температурах до 950 °С
§ 4.5 Влияние теплового фона на измерение оптических потерь
при высоких температурах
§ 4.6 Результаты и выводы
Заключение
Список используемой литературы

изготовления кварцевого стекла с количеством ОН-групп менее 0.1 ppm. В частности, может быть использовано стекло Heraeus F-300 (500).
Кроме того, на величину начальных потерь сильно влияет влажность среды, в которой происходит вытяжка металлизированных ОВ. В работе [52] показано, что металлизированные ОВ, вытянутые в среде инертного газа, характеризуются меньшим уровнем начальных потерь на ОН- группах, чем металлизированные ОВ, вытянутые в воздушной среде.
Стоит отметить, что при введении в стекло ряда переходных металлов (т.н. “красящих примесей)”, таких как Fe, Си, Ni, Сг, V, Мп и Со, появляются полосы поглощения, расположенные от ближней ИК-области спектра (около 1 мкм) до ультрафиолетовой области спектра (около 0.35 мкм). Необходимо, чтобы содержание этих примесей в ОВ не превышало 10'7 - 10‘8 масс. % [5]. Кроме того, насыщение ОВ молекулярным водородом приводит к восстановлению примесей и изменению их валентностей, что может привести к появлению новых спектральных линий поглощения металлов.
В заключении следует сказать, что насыщение ОВ молекулярным водородом имеет и положительную сторону. ОВ, насыщенное водородом, применяется в оптоволоконных датчиках. На их основе изготавливаются волоконные брегговские решётки [96]. Их периодическая структура создаётся путём облучения УФ лазером с предварительным насыщением ОВ молекулярным водородом [97]. Насыщение ОВ молекулярным водородом значительно повышает их фото-чувствительность в процессе записи брегговских решёток [98]. В работе [99] показана возможность покрытия ОВ (с записанными брегговскими решётками внутри) металлическим слоем, создавая тем самым герметичные оптоволоконные датчики, способные работать при температурах более 500 °С.