Кварцевые волоконные световоды с особыми оптическими и механическими свойствами

• Автор: Шевандин, Виктор Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.07, 05.27.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 307 с. : ил.

Введение

Цель диссертационной работы

Методы исследова 1 и й

Защищаемые положения

Научная новизна.

Практическая значимость.

Реализация результатов

Глава 1. Литературный обзор.

Глава 2. Вспомогательные исследовании тсилофизическис и гидродинамические аспекты вытягивания оптических волокон
2.1. Физическое моделирование процесса охлаждения волокна при его прохождении от луковицы заготовки до аппликатора.
2.2. Моделирование процесса охлаждения волокна после нанесения металлической оболочки.
2.3. Экспериментальное определение коэффициента теплоотдачи кварцевого волокна при его вытягивании
2.4. Анализ условий нанесения полимерных покрытий па оптическое волокно.
2.5. Схема конструкции аппликатора для нанесения металлических покрытий.
2.6. Выбор материала для напсссиия покрытия.
2.7. Зависимость гладкости оловянного покрытия от технологических условий его получения
2.8. Анализ зависимости толщины покрытия от технологических факторов
2.9. Исследование прочностных параметров металлизированных волоконных световодов
Глава 3. Металлизированные волоконные световоды
Введение
3.1.Связные оптические волокна с металлической оболочкой.
3.2. Металлизированные световоды со ступенчатым профилем показателя преломления.
3.2.1. Исследование теплостойкости световода кварцкварц в металлическом покрытии
3.2.2. Динамика адсорбции водяного пара кварцевым волокном при его металлизации
Глава 4. Низкодисперсионное оптическое волокно дли передачи импульсов излучении в УФ области спектра
Введение
4.1. Условия приготовления образцов.
4.2. Исследование прочности образцов низкодисперсионных световодов
Глава 5. Микроструктурированныс оптические волокна
5.1. Диализ условий вытягивания капилляров для получения дырчатых оптических волокон.
5.2. Основная схема получения микроструктурированных световодов.
5.3. Снижение величины оптических потерь при удалении механических загрязнений и уменьшения концентрации гидроксильных групп.
5.4. Исследование возможности дырчатых световодов как среды с нелинейными оптическими свойствами.
5.5. Реализация и исследование свойств фотоннокристаллического световода с полой сердцевиной.
5.6. Исследование фундаментальной границы свстоводиых свойств микроструктурированных волокон с сердцевиной из кварцевого стекла.
Заключение
Литература


Таким образом, вследствие пористости и, соответственно, влаго- и газопроницаемости полимерных покрытий, сохранение изначальных механических и оптических характеристик волоконных световодов становится проблематичным, и основная задача покрытий второго поколения (герметичных) - быть надежным барьером для проникновения влаги и газов к поверхности световода. Другими недостатками полимерных покрытий, в зависимости от области применения световодов, могут оказаться их низкая жаростойкость, чувствительность к воздействию химических реагентов, малая контрастность в рентгеновских лучах. С для иолиимидов в определенных изделиях оказывается недостаточным. Температурная область стойкости металлов и неметаллических соединений, которые могут служить защитной оболочкой волоконных световодов, расположена гораздо выше. Кроме того, металлы мало чувствительны к органическим растворителям, выдерживают процесс стерилизации и контрастны в рентгеновских лучах, что открывает перспективы их использования в качестве защитных покрытий волоконных световодов, применяемых в медицинской технике. Герметичные покрытия волоконных световодов можно разделить на два класса - металлические и неметаллические. Второй тип покрытий представлен в основном пироуглеродом и оксинитридом кремния, а также некоторыми окислами и карбидами. Процесс нанесения неметаллических покрытий требует применения СУЭ-реактора, в котором образование герметичных покрытий происходит при температуре 0 - °С. Повторный нагрев кварцевого стекла до таких температур может снижать прочность волоконного световода, а эффективное функционирование реактора является следствием нетривиальной технической разработки. Процесс получения металлических покрытий намораживанием их из горячего расплава на проходящее через него холодное кварцевое волокно с технической точки зрения осуществить легче, причем металлическая оболочка герметизирует кварцевое волокно без снижения его начальной прочности, а зачастую и с эффектом её повышения. Основополагающие результаты по получению металлического покрытия на кварцевом волокне датированы годом //. В этой работе дан теоретический анализ нестационарной теплопередачи с движущейся границей между холодным волокном и расплавом, нагретым немного выше температуры кристаллизации. Приведены экспериментальные данные по получению алюминиевого покрытия и указано на их хорошее совпадение с теоретическим прогнозом. В работах /, / сообщается о получении покрытий из олова и алюминия толщиной - мкм, однако потери в световодах на микроизгибах, вызванных жесткой металлической оболочкой, были аномально высоки, в связи с чем в // было предложено увеличить диаметр кварцевого волокна до 0-0 мкм. Авторы работы // с целью уменьшения микроизгибных потерь применили более мягкий металл - индий, покрытие из которого получали в плазме. Для защиты индиевого покрытия поверх него наносили слой силиконовой резины. Время до разрушения таких образцов под постоянной нагрузкой в воде возрастало в раз по сравнению с аналогом в полимерном покрытии. В работе // сообщается о вакуумном осаждении пленки никеля, а система плазменного ионного осаждения // позволяла формировать покрытие из углерода, индия и олова. В работе // достигнут результат существенного упрочнения кварцевого волокна в оловянном защитном покрытии по сравнению с аналогом в полимерном покрытии, обусловленный исключением коррозионного воздействия воды на рост трещин во время проведения механических испытаний. Приложение линейно возрастающей во времени нагрузки к образцу волокна, как это обычно происходит при прочностных испытаниях, сопровождается ростом поверхностных дефектов, ответственных за разрушение образца. При комнатной температуре рост обусловлен совместным действием механического напряжения и химической реакцией паров воды с кварцевым стеклом /2/. В результате разрушение образца происходит при напряжении меньшем, чем это происходило бы в отсутствии коррозионного действия водяных паров. При температуре жидкого азота, когда воздействие водяных паров на поверхностные дефекты заблокировано /2/, прочность кварцевых волокон увеличивается до значений в ГПа.