Влияние междоузельных молекул водорода и дейтерия на люминесценцию активаторов в кварцевом стекле волоконных световодов

• Автор: Базакуца, Алексей Павлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Люминесцентные свойства стёкол, легированных редкоземельными ионами

и висмутом, взаимодействие молекулярного водорода с активными кварцевыми оптическими волокнами

1.1 Люминесцентные свойства редкоземельных ионов в кварцевых волоконных световодах

1.2 Люминесценция стёкол, легированных висмутом

1.3 Подходы к исследованию люминесцентных свойств легированных кварцевых стёкол

1.3.1 Редкоземельные ионы в качестве активаторов стекла

1.3.2 Висмут, как активатор инфракрасной люминесценции

1.3.3 Существующие гипотезы об энергетической структуре висмутового центра

инфракрасной люминесценции в стеклах

1.3.4 Влияние технологии изготовления, а также со-легирующих добавок на
спектроскопические свойства стёкол, легированных висмутом в сравнении со стёклами, легированными редкоземельными элементами
1.4 Возможность использования молекулярных газов в качестве инструмента для исследования люминесцентных свойств легированных стёкол
1.4.1 Процесс растворения водорода в кварцевом стекле, физическое
растворение
1.4.2 Химическое растворение
1.4.3 Поведение молекулы водорода в сетке кварцевого стекла
1.4.4 Насыщение молекулярным водородом оптических волокон для
модификации их свойств
1.5 Основные положения теории встреч
1.6 Немоноэкспоненциальная релаксация, кривая Кольрауша
1.7 Выводы и постановка задачи
ГЛАВА 2. Техника эксперимента и экспериментальные установки
2.1 Исследуемые экспериментальные образцы
2.2 Методика измерения спектров и кинетики фотолюминесценции
2.3 Исследование люминесцентных свойств активных волокон, насыщенных молекулами Н2 и
2.3.1 Насыщение газом кварцевого оптического волокна
2.3.2 Измерение спектров и кинетики люминесценции образцов в процессе насыщения газом и последующего нагрева
ГЛАВА 3. Тушение люминесценции ионов Ег3+ и УЬ3+ блуждающими молекулами Н2 и 02 в кварцевом стекле оптических волокон
3.1 Спектры и кинетика люминесценции исследуемых активных волокон
3.2 Изменение люминесцентных свойств активных волокон при их насыщени молекулами Н2 и
3.3 Обсуждение полученных результатов
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. Исследование люминесценции стёкол и волокон с примесью висмута. Температурные зависимости и влияние растворённого водорода
4.1 Особенности инфракрасной фотолюминесценции в легированных висмутом объёмных и плёночных образцах кварцевого стекла, синтезированных плазмохимическим методом
4.1.1 Результаты экспериментов
4.1.2 Обсуждение полученных результатов
4.1.3 Выводы
4.2 Особенности инфракрасной фотолюминесценции висмута в кварцевых оптических волокнах

4.2.1 Результаты экспериментов по исследованию температурных зависимостей
люминесценции кварцевых оптических волокон, легированных висмутом
4.2.2 Влияние теплового движения междоузельных молекул водорода и дейтерия на ИК люминесценцию висмута в волокнах
4.2.3 Сравнение тушения междоузельным Н2 люминесценции редкоземельных ионов и висмута в кварцевом стекле
4.2.4 Обсуждение полученных результатов
4.2.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

же не будем на ней останавливаться, так как в нашей работе её инструменты и выводы не используются.
1.6 Немоноэкспоиеициальная релаксация, кривая Кольрауша.
Как уже упоминалось ранее, на графиках кинетики люминесценции германиевых КДЦ в кварцевых оптических волокнах, насыщенных водородом, в работах [5, 6] наблюдалось отклонение формы кривых от моноэкспоненциалыгого спада. Такое же отклонение наблюдалось и в кинетике люминесценции легированного висмутом волокна в работе [23]. Наблюдаемая форма кривых лучше всего описывается так называемой «растянутой экспонентой»:
<16> /СО=/0ех рК-Ут)*],
где С - время, /(£) - релаксирующая во времени величина, /0 - значение этой величины в начальный момент времени, т - параметр, имеющий размерность времени, /? -безразмерный параметр, характеризующий степень неэкспоненциальпости описываемого процесса. Очевидно, что при устремлении /? к единице, формула 16 вырождается в обычную, моноэкспоненциальную форму. В дальнейшем, для удобства, т будем называть временем жизни, а /? — степенью неэкспоненциальности спада. Изучение литературы показывает, что подобное поведение кинетики люминесценции имеет глубокий фундаментальный смысл.
Впервые растянутая экспонента была использована для описания протекания неравновесного процесса в работе Рудольфа Кольрауша (Я. КоЫгащсЬ) в 1854 году [96]. Исследователем было обнаружено, что процесс разряда лейденской банки не подчиняется простому экспоненциальному закону и может быть описан эмпирически предложенной формулой 16. В своё время работа [96] не привлекла большого внимания и в следующий раз упоминание о растянутой экспоненте встречается в работе Вильямса и Вотса в 1970 году [97], которые применили её для описания диэлектрической релаксации в полимерах, и которые, собственно, и ввели термин «растянутая экспонента». Также кривую, описываемую уравнением 16, иногда называют законом