Получение стекол системы Er2O3-P2O5Al2O3-SiO2 химическим осаждением из газовой фазы для волоконных лазеров и усилителей

• Автор: Липатов, Денис Станиславович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Фосфороалюмосиликатные стекла как материалы для волоконной

оптики обзор литературы.

1.1. Световоды для волоконных лазеров и усилителей.

1.2. Строение и физикохимические свойства кварцевых стекол

легированных оксидами фосфора и алюминия

1.3. Методы изготовления заготовок световодов на основе кварцевого

стекла основанные на химическом осаждении из газовой фазы.

1.4. Способы легирования кварцевого стекла оксидами

редкоземельных элементов

1.5. Активные легирующие добавки.
1.6. Легирующие добавки, снижающие кластеризацию
редкоземельных элементов в стеклах на основе диоксида кремния
1.7. Факторы, определяющие уровень оптических потерь световодов 1.8. Цель и задачи исследования
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Экспериментальная установка для получения стекол осаждением
из газовой фазы
2.2. Исходные материалы и реагенты.
2.3. Методики измерения оптических характеристик стекол и световодов.
Глава 3. Тройные стекла системы РгОзАЦОзЮг и волоконные световоды
на их основе
3.1. Изготовление опытных образцов стекол и световодов
3.2. Оптические свойства фосфороалюмосштикатных стекол
3.2.1. Исследование показателя преломления стекол различного состава
3.2.2. Исследование оптических потерь волоконных световодов
3.2.3. Природа полосы селективного поглощения на нм
Глава 4. Фосфороалюмосиликатные стекла легированные оксидами
редкоземельных элементов
4.1. Исследование процесса легирования фосфороапюмосиликатных стекол оксидами редкоземельных элементов с использованием их комплексов с органическими лигандами.
4.1.1. Стандартная методика легирования.
4.1.2. Метод газофазной пропитки пористого слоя оксидами редкоземельных элементов.
4.2. Исследование влияния А1РС4 структурных единиц на процесс
клас теризации ионов эрбия в фосфороалюмосиликатных стеклах
Глава 5. Обсуждение результатов
Выводы
Список цитируемой литературы


Проведено исследование показателя преломления ФАС стекол при различном соотношении концентраций оксидов фосфора и алюминия, и определен коэффициент молярной рефракции 1РС4 структурных групп. Исследованы оптические потери ФАС световодов в спектральном диапазоне. ФАС световодах с избыточным содержанием Р2О5. Установлено, что селективная полоса поглощения в области нм, ранее наблюдавшаяся различными группами исследователей, обусловлена
неконтролируемым загрязнением ФАС стекла примесью ионов Ре . РЗЭ в ФАС стеклах. Защищаемые положения. Полностью газофазный МСУО метод изготовления стекол системы ЕгзРгСАОзЗЮг содержащих Р2О5 и АЬСЬ суммарно до мол. Ег до 4 мас. При отношении концентраций Р5АОз 1 свойства стекол системы Р5АОз8Ю2 схожи с фосфоросиликатными стеклами, а при отношении концентраций Р5А0з 1 с алюмосиликатными стеклами. Присутствие в ФАС стекле примеси ионов железа приводит к появлению широкой полосы поглощения с центром на нм при отношении концентраций Р5А0з 1 и не влияет на светопропускание ФАС стекол в диапазоне 0 нм при отношении концентраций Р2О5ЛО3 1. Структурная группа А1Р является легирующей добавкой, на порядок увеличивающей концентрационный предел вхождения Егз в кварцевое стекло. Достоверность полученных результатов подтверждается их воспроизводимостью, согласием с результатами зарубежных независимых исследований, а также применением современных экспериментальных и аналитических методов исследования. Практическая ценность. Создана экспериментальная установка и разработана СУЭ методика получения активных ФАС стекол, обеспечивающая суммарное содержание Р2О5 и ЛОз до мол. РЗЭ до 4 мас. Определены необходимые условия получения ФАС стекол с уровнем оптических потерь в световодах 5 дБкм концентрация БЮз не менее мол. Установлено, что при Ап 0. ЕьОз, эффективность преобразования излучения накачки в сигнал в ФАС стеклах не ниже, чем в алюмосиликатных стеклах, и почти на порядок выше эффективности в фосфоросиликатных стеклах. Совокупность результатов исследования1 обеспечивает необходимую научнотехническую базу для изготовления активных световодов на основе ФАС стекол, с характеристиками, позволяющими создать на их основе мощные волоконные лазеры и усилители оптического излучения. Личный вклад. Диссертационная работа представляет собой обобщение работ автора, выполненных совместно с сотрудниками ИХВВ РАН и НЦВО РАН. В работах, включенных в диссертацию, автор участвовал в проектировании и изготовлении экспериментальной установки, проводил основной объем экспериментов, осуществлял анализ, обобщение результатов, и формулировал выводы на их основе. Все основные результаты, представленные в диссертации, получены автором лично или при его непосредственном участии. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в отечественных и иностранных рецензируемых периодических журналах рекомендованных ВАК РФ, а также тезисы 8 докладов на Международных и Всероссийских конференциях и симпозиумах. Апробации работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих конференциях XIII конференции Высокочистые вещества и материалы Нижний Новгород г. Всероссийской конференции по волоконной оптике Пермь и гг. Европейской конференции по оптической связи ЕСОСЗЗ Берлин г. ЕСОС Вена г. Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов Москва г. Международном семинаре по физике лазеров ЬРНУ8 Барселона г. Результаты работы докладывались на V Научной школе молодых ученых, проходившей в рамках симпозиума Новые высокочистые материалы Нижний Новгород г. ИХВВ РАН и НЦВО РА1I. Работа выполнялась в Институте химии высокочистых веществ Российской академии наук ИХВВ РАН, г. Нижний Новгород. Анализ состава исследуемых образцов, а также измерение оптических характеристик световодов проводились в Научном центре волоконной оптики Российской академии наук НЦВО РАН, г. Москва. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка цитируемой литературы из 1 наименования, содержит 0 страниц машинописного текста, рисунков и 4 таблицы.