Волоконные световоды на основе высокочистого кварцевого стекла с высокой концентрацией легирующих элементов, полученные методом MCVD

• Автор: Иванов, Геннадий Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.19
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 60 с. : ил.; 20х14 см

СОДЕРЖАНИЕ.
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
3. ФОРМИРОВАНИЕ ЧИСТОГО И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННОГО
КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА МЕТОДОМ МСУО
3.1. Разработка оборудования для получения заготовок световодов методом МСТ>
3.2. Исследование процесса формирования чистого и высоколегированного кварцевого стекла
3.3 Изучение и устранение основных источников загрязнения кварцевого стекла, получаемого методом МСУО
3.4 Некоторые физические свойства высоколегированного кварцевого стекла
4. АНИЗОТРОПНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ
С ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ “НАПРЯГАЮЩЕЙ” ОБОЛОЧКОЙ
5. АНИЗОТРОПНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ ТИПА “ГАЛСТУК-БАБОЧКА”
5.1. Физико-химическое изучение процесса травления чистого и легированного кварцевого стекла в атмосфере гексафторида серы
5.2. Исследование зависимости формы “напрягающих” секторов и сердцевины от условий сжатия трубки вштабик - заготовку
6. ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ С ВЫСОКОЙ
КОНЦЕНТРАЦИЕЙ ОКСИДА ФОСФОРА В СЕРДЦЕВИНЕ
7. ВЫСОКОАПЕРТУРНЫЕ ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ
7.1. Изучение взаимосвязи показателя преломления и напряжений в
заготовках световодов с условиями их изготовления и составом стекла сердцевины
Разработка методики получения заготовок ВАВС с малыми потерями
.»ВОДЫ
*СОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ВВЕДЕНИЕ
Диэлектрический волоконный световод служит для канализации и передачи светового сигнала и состоит из световедущей сердцевины и светоотражающей оболочки, материал которой имеет показатель преломления (ПП) меньший, чем ПП материала сердцевины. Основными характеристиками световода являются: коэффициент затухания света (потери), который определяет максимальную длину используемого световода; разность ПП материалов сердцевины и оболочки, которая определяет числовую апертуру световода; ширина полосы пропускания, которая определяется дисперсией сигнала и зависит от профиля ПП и типа световода. Волоконные световоды подразделяются на многомодовые, в которых может распространяться большое число различных типов волн - мод, и одномодовые, в которых распространяется только одна мода. Число мод, распространяющихся в многомодовом световоде с градиентным профилем ПП, определяется нормализованной частотой Vи составляет [1]:
и а- радиус световедущей сердцевины, Л - длина волны света, псер, п0$, и
Ап - Г1П и разность ПП материалов сердцевины и оболочки соответственно, ИА - числовая апертура. В зависимости от назначения и рабочей длины волны в качестве материалов волоконных световодов используются: кварцевое и многокомгкшентное силикатное стекла для видимого и ближнего ИК- диапазона (0.5-1.6 мкм), халькогенидное и фторидное стекла для среднего ИК-диапазона (2-8 мкм), кристаллы КРС для Л « 10.6 мкм. Благодаря очень малым потерям (до 0.2 дБ/км), высокой механической прочности («6 ГПа) и химической устойчивости многомодовые и одномодовые волоконные световоды на основе высокочистого кварцевого стекла нашли наиболее широкое практическое применение, прежде всего, в волоконно-оптических системах
N = V2/4,

а условием распространения одной моды является V < 2,405 , где

Источником дополнительных потерь в АОВС может служить “напрягающая ” оболочка, содержащая высокую концентрацию оксида бора [62]. При сжатии трубки в штабик-заготовку и вытяжке волокна бор диффундирует в световедущую сердцевину, увеличивая при этом потери на длинах волн > 1.3 мкм из-за собственного поглощения боросиликатного стекла , обусловленного связью В-О [63], о чем говорилось выше. Кроме того, при диффузии бора в сердцевину уменьшается Г1П материала сердцевины, и для поддержания неизменным его значения (Ап « (7тЮ)х 10") необходимо введение дополнительного количества оксида германия, что увеличивает коэффициент рэлеевского рассеяния и соответственно потери в коротковолновой области (0.63-н0.85 мкм). Поскольку коэффициент диффузии бора увеличивается с ростом концентрации оксида бора в боросиликатном стекле, то описанные эффекты наиболее характерны для высоколегированного кварцевого стекла, используемого в качестве материала “напрягающей” оболочки. Влияния “напрягающей” оболочки на величину потерь в АОВС удалось избежать при нанесении слоя чистого кварцевого стекла поверх боросиликатного или борогерманосиликатного стекла перед осаждением слоя сердцевины. Этот буферный слом, экранирующий сердцевину и имеющий толщину
I.5-3 Мкм в зависимости от рабочей длины волны АОВС, обеспечил также более круглую форму сердцевины при округлении шлифованной заготовки.
Все вышеприведенные исследования были использованы при разработке лабораторной технологии получения заготовок АОВС с эллиптической “напрягающей" оболочкой, обеспечившие изготовление образцов АОВС с параметрами: коэффициент затухания менее 5 дБ/км па 0.85 мкм и менее 1 дБ/км на 1.3 и 1.55 мкм; длина биения = 3 мм на 0.85 мкм; величина А-параметра, характеризующего связь между поляризационными модами, 5x10’'ч-ЗхЮ"4 м’1. Спектральные зависимости полных потерь в двух образцах АОВС для рабочих длин води 1.3 и 1.55 мкм приведены для примера на рис.
II. Вышеуказанные пари vie i ры соответствуют параметрам аналогичных отечественных (например. производимых в 1 011) и зарубежных АОВС