Фоточувствительные волоконные световоды, сформированные плазмохимическим осаждением германосиликатного стекла

• Автор: Николин, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 .ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ КВАРЦЕВЫЕ СТЕКЛА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1.Фоточувствительность волоконных световодов
1.1.1.Волоконные решетки
1.1.2.Дифракция на волоконных решетках
И.З.Ассоциированные с германием кислородо-дефицитные
центры (ве-КДЦ)
1.1.4.Л юминесценция Ое-КДЦ
1.1.5.Формирование и распределение Ое-КДЦ в заготовках световодов
1.2.Методы изготовления преформ световодов
1.2.1,Модифицированный способ химического осаждения из газовой фазы (МСЛЭ)
1.2.2.Внешнее осаждение из газовой фазы(ОУО)
1.2.3.Осевой метод осаждения из газовой фазы(/АО)
1.3.Использование различных легирующих добавок для повышения фоторефрактивности кварцевых стекол
1.4.Результаты обзора литературы и постановка задачи
2.МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО СИНТЕЗУ КВАРЦЕВЫХ СТЕКОЛ В РАЗРЯДЕ ПЛАЗМЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ И ИЗУЧЕНИЮ ИХ СВОЙСТВ
2.1 .Экспериментальная установка по осаждению кварцевого стекла методом БРСУО
2.2.Тестирование стекол и световодов. Получение данных об их оптических и фоторефрактивных характеристиках

3.СИНТЕЗ МЕТОДОМ ЭРСУО ЧИСТОГО И ЛЕГИРОВАННОГО КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА
3.1. Особенности плазмохимического синтеза кварцевого стекла в условиях дефицита кислорода
3.2. Особенности легирования кварцевого стекла германием в СВЧ-разряде низкого давления
4.ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СТЕКЛА И СВЕТОВОДЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ МЕТОДОМ ЭРСУЭ
4.1.Повышение фоточувствительности германосиликатного стекла с помощью солегирования азотом
4.2.Метод послойного осаждения стекла для получения фоточувствительных одномодовых волоконных световодов
5.ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БРСУй-СТЕКОЛ, ЛЕГИРОВАННЫХ ГЕРМАНИЕМ И АЗОТОМ
5.1. Люминесценция германосиликатных стекол, полученных по технологии ЭРСХ/Р
5.2.Температурная зависимость фотолюминесценции. Идентификация наблюдаемых центров фотолюминесценции как ве-КДЦ нового типа
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Фоторефрактивность - свойство оптического материала менять свой показатель преломления под действием фотооблучения. Исследование фоторефрактивности легированного кварцевого стекла и световодов на его основе стало особенно актуально в связи с развитием волоконной оптики, поскольку на основе необратимых изменений показателя преломления кварцевого стекла под действием УФ-облучения (фоторефрактивного эффекта) в волоконном световоде могут быть записаны Брэгговские и длиннопериодные решетки, которые широко используются в качестве волоконных зеркал, оптических фильтров и сенсоров [1,4,11-14,16]. Фоторефрактивный эффект в объемных образцах стекла может найти применение в интегральной оптике для разработки оптических интегральных схем, процессоров [7].
Фоторефрактивность германосиликатного стекла связывают с присутствием в нем кислорододефицитных центров (КДЦ), ассоциированных с германием, электронные переходы которых обуславливают линии УФ-поглощения с максимумами 242, 330 и, предположительно, 175 нм [2,3,17-23].
По интенсивности полосы поглощения в районе 240 нм можно судить о концентрации Ge-КДЦ и, тем самым, в определенной степени, о фоточувствительности стекла [17]. Заметим, что большая концентрация этих центров является необходимым, хотя и не достаточным [5] условием роста фоточувствительности. В стеклах, полученных из расплавов, либо синтезированных газофазными методами в виде осажденной сажи с последующим проплавлением, как это имеет место в технологиях MCVD, OVD, VAD, концентрацию КДЦ определяют условия термодинамического равновесия в системе жидкость-газ при температуре стеклования. В типичных технологиях синтеза германосиликатного стекла для волоконной оптики эта температура лежит в районе 1800°С, а процесс формирования стекла проводится при значительном избытке кислорода. В этих условиях концентрация Ge-КДЦ в синтезируемых стеклах

Как и в РМА исследуемая поверхность облучается тонко сфокусированным электронным пучком, который развертывается в растр по поверхности образца. В РЭМ анализируется изменение вторичной электронной эмиссии, которое обусловлено разницей в топографии поверхности образца. Выход вторичных электронов ограничен областью вблизи площадки образца, на которую попадает пучок, и это позволяет получать фотографии с таким высоким разрешением. Большая глубина фокуса РЭМ придает изображению впечатление трехмерности.
В качестве метрологического оборудования для измерения профиля показателя преломления в заготовках световодов использовался прибор Р101 фирмы York Technology, в котором реализован метод пространственной фильтрации [75,76].
Для спектроскопии УФ поглощения синтезированного стекла были изготовлены объемные образцы, толщина которых составляла -100 мкм, представляющие собой поперечные срезы заготовок световодов, либо срезы опорной кварцевой трубы с осажденными в процессе SPCVD слоями стекла. Некоторые образцы представляли собой тонкие пленки, осажденные на плоской кварцевой подложке. Спектры поглощения измерялись на автоматизированной установке, схема которой представлена на рис.2.3. Отфильтрованный и отдиафрагмированный свет дейтериевой лампы фокусируется на щель монохроматора кварцевой линзой. После линзы свет проходит через прерыватель и держатель образца, в который может быть укреплен исследуемый образец стекла. Регистрация прошедшего через монохроматор света осуществляется фотоэлектронным умножителем (ФЭУ-100), сигнал с которого поступает на вход синхронного детектора, позволяющего отделить полезный сигнал от шума. Компьютер управляет настройкой монохроматора на измеряемую длину волны и периодически считывает информацию с детектора, аккумулируя ее в файле данных. Динамический диапазон установки составляет >20 дБ, пространственное разрешение 0.1 мм. Спектральный диапазон измерения : 190+500 нм. Держатель