Получение высоколегированного германосиликатного стекла и волоконных световодов на его основе с низкими оптическими потерями

• Автор: Салганский, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание

Список основных обозначений

Введение
Г лава 1, Высокочистые германосиликатные стекла и волоконные световоды на их основе. Получение и свойства.

(Литературный обзор)

1.1. Струкгура и свойства волоконных световодов

1.2. Источники оптических потерь в волоконных световодах в ближней ИК области (0.7-1.8мкм)

1.2.1. Рэлеевское рассеяние

1.2.2. Электронное поглощение

1.2.3. Фонопное поглощение

1.2.4. Примесное поглощение

1.2.5. Механизмы избыточных потерь
1.3. Получение кварцевого стекла, легированного диоксидом германия, и волоконных световодов на его основе М СУП - м ет о д о м
1.4. Физико-химические свойства диоксидов кремния и германия
1.5. Зависимость показателя преломления германосиликатного стекла от концентрации диоксида германия
1.6. Зависимость вязкости германосиликатного стекла от концентрации диоксида германия
1.7. Влияние провала в профиле показателя преломления
на оптические потери волоконных световодов и способы его устранения
1.8. Влияние добавки фтора в стекло сердцевины германосиликатных световодов
1.9. Задачи исследования

Глава 2. Методика эксперимента по изготовлению германосиликатных стёкол и световодов на их основе
2.1. Установка для изготовления заготовок волоконных световодов на основе германосиликатного стекла
2.2. Исходные материалы и реагенты
2.3. Получение германосиликатных стёкол с высоким содержанием диоксида германия
2.4. Методика измерения профиля показателя преломления заготовок и оптических потерь волоконных световодов
Глава 3. Взаимодействие тетрахлорида германия с кислородом. Оптимизация выхода диоксида германия по реакции окисления тетрахлорида германия кислородом. Формирование профиля показателя преломления волоконного световода
3.1. Выбор оптимальной температуры
3.2. Влияние времени реакции на степень конверсии веСи
3.3. Выбор условий формирования профиля показателя преломления сердцевины заготовок световодов с высоким содержанием Се02
Глава 4. Влияние добавки фтора на оптические потери световодов с
высокой концентрацией диоксида германия
4.1. Исследование влияния фтора на рост и размеры частиц в процессе осаждения сердцевины волоконных световодов с высокой
концентрацией диоксида германия
4. 2. Влияние размеров частиц стекла на оптические потери
Глава 5. Влияние формы профиля показателя преломления на оптические потери волоконных световодов с высокой концентрацией
диоксида германия
Выводы
Заключение
Список цитируемой литературы

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ОВС — одномодовый волоконный световод.
VAD, OVD, MCVD и PCVD - методы получения ОВС:
MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition) — модифицированный метод химического осаждения из газовой фазы
VAD (Vapor Axial Deposition) - метод аксиального осаждения из газовой фазы
OVD (Outer Vapor Deposition) - метод внешнего осаждения из газовой фазы
PCVD (Plasma Chemical Vapor Deposition) - метод плазмохимического осаждения.
УФ - ультрафиолетовый.
ИК - инфракрасный.
ППП — профиль показателя преломления
NA - числовая апертура световода.
Ап - разница максимального показателя преломления стекла сердцевины и оболочки заготовки или световода.
К — молярная рефрактивность.
ГКДЦ - германиевые кислородно-дефицитные центры.
ГГГС — парогазовая смесь.
КРР - коэффициент рэлеевского рассеяния.

1.3. Получение кварцевого стекла, легированного диоксидом германия, и волоконных световодов на его основе МСУБ-методом.
Процесс изготовления заготовок МСУО-методом заключается в последовательном осаждении из газовой фазы слоев особо чистого кварцевого стекла, легированного различными оксидами, на внутреннюю поверхность опорной трубы из кварцевого стекла с последующим схлопыванием изготовленной таким образом композитной структуры в сплошной стержень [б].
При изготовлении волоконных световодов с малыми потерями волноводная структура создается легированием кварцевого стекла стеклообразующими оксидом германия, фосфора или алюминия для увеличения показателя преломления, либо оксидом бора для его снижения. Единственным исключением в этом ряду является фтор, который сам по себе не является стеклообразователем, однако обладает целым рядом уникальных свойств и может быть введен в кварцевое стекло в значительных количествах (до 2 атомных % через термохимические реакции [57] и до 5 атомных % через плазмохимические реакции [58]).
В процессе МСУТ) парогазовая смесь исходных газообразных реагентов: ЗІСІ4, ОеС14, РОСІз, 02, С2СізЕз, Біім, либо каких-то других подается во вращающуюся в станке опорную кварцевую трубу при относительно невысокой температуре. Опорная труба нагревается до температуры 1800° пламенем кислородно-водородной горелки, которая возвратно-поступательно перемещается вдоль трубы, сравнительно медленно (со скоростью 10-30 см/мин) в направлении потока исходных реагентов и быстро (~200 см/мин) в обратном направлении. По мере приближения к горячей зоне, создаваемой горелкой, происходит постепенное повышение температуры парогазовой смеси, причем вблизи стенок трубы нагрев сильнее, чем в центре. Таким