Особенности взаимодействия молекулярного водорода с фоточувствительными волоконными световодами на основе кварцевого стекла

• Автор: Ланин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Взаимодействие молекулярного водорода с оптическими волокнами на основе кварцевого стекла и внутриволоконные решетки показателя преломления (обзор литературы)
1.1 Структура кварцевого стекла
1.2 Влияние молекулярного водорода на спектры оптического поглощения кварцевых стекол
1.2.1 Физическое растворение водорода в сетке кварцевого стекла..
1.2.2 Химическое растворение водорода в сетке кварцевого стекла..
1.2.3 Фотиндуцированные реакции взаимодействия водорода с сеткой кварцевого стекла
1.3 Внутриволоконные решетки показателя преломления
1.3.1 Классификация внутриволоконных решеток показателя преломления
1.3.2 Механизмы фоточувствительности световодов
1.3.3 Влияние молекулярного водорода на фоточувствительность волоконных световодов
1.4 Выводы и постановка задачи
ГЛАВА 2. Техника эксперимента и экспериментальные установки
2.1 Методика измерения кинетики химического взаимодействия водорода с легированным кварцевым стеклом
2.2 Методика исследования влияния водорода на облученное легированное кварцевое стекло
2.3 Методы исследования изменений спектров поглощения кварцевых стекол, легированных азотом, при воздействии УФ излучения
ГЛАВА 3. Взаимодействие молекулярного водорода с легированным кварцевым стеклом сердцевины оптических волокон при повышенных
температурах
3.1 Физическое растворение водорода

3.2 Химическое растворение водорода
3.3 Выводы
ГЛАВА 4. Реакция внутриволоконных брэгговских решеток на насыщение молекулярным водородом и последующий нагрев в атмосфере Н
4.1 Влияние насыщения молекулярным водородом на спектры пропускания
внутриволоконных брэгговских решеток
4.2 Отжиг внутриволоконных брэгговских решеток в атмосфере водорода

4.3 Выводы
ГЛАВА 5. Фотоиндуцированные изменения в УФ спектре поглощения кварцевого стекла, легированного азотом, вызванные действием излучения АгБ эксимерного лазера
5.1 Тонкие сколы световодов
5.2 Срезы заготовок
5.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Интерес к взаимодействию водорода с оптическими волокнами на основе кварцевого стекла, вызван главным образом экспериментальными данными о его влиянии на принципиально важные для многих применений характеристики световодов, такие как спектр затухания оптического сигнала, радиационно-наведенные потери и фоточувствительность (способность некоторых легированных кварцевых стекол перманентно изменять показатель преломления (ПП) под действием лазерного излучения УФ диапазона).
Хорошо известно, что стекла газопроницаемы, особенно по отношению к водороду и гелию [1]. При этом растворенный в стекле водород вызывает дополнительное резонансное поглощение света в ближнем ИК-диапазоне [2]. При повышенных температурах водород взаимодействует с атомами сетки стекла и встраивается в нее в виде гидроксильных и гидридных групп. Обертон оптического резонансного поглощения ОН групп на длине волны 1,39 мкм приходится на важный для телекоммуникаций спектральный диапазон, поэтому возрастание их концентрации ухудшает характеристики линии связи [3]. С другой стороны, присутствие водорода в стекле позволяет существенно снизить наведенные потери под действием ионизирующего излучения, “залечивая” так называемые радиационные центры окраски -дефекты структуры сетки стекла, возникающие в процессе облучения. [4, 5,

В настоящее время основным материалом сердцевины волоконных световодов для телекоммуникационных применений является германосиликатное стекло (германосиликатные световоды). Именно в световодах этого типа впервые была обнаружена волоконная фоточувствительность [7, 8]. Благодаря этому эффекту стало возможным создание внутри волоконных решеток показателя преломления (ВРПП) -одного из ключевых типов устройств в современной волоконной оптике и оптоэлектронике, - выполняющих роль оптических фильтров, селекторов

Также диффузия молекулярного водорода в область сердцевины оптических волокон с различным составом вызывает необратимую релаксацию напряжений, наводимых в процессе вытяжки из-за различия КТР материалов сердцевины и оболочки [112].
1.4 Выводы и постановка задачи.
Мы видим, что, несмотря на всестороннее изучение,
германосиликатное стекло и воздействие на него УФ излучения оставляют множество вопросов, а собственные и фотоиндуцированные дефекты в азотосиликатном стекле изучены достаточно слабо. Таким образом, использование молекулярного водорода в качестве инструмента для изучения структуры сетки стекла рассмотренных типов световодов и дефектов, образующихся в них под действием УФ излучения, является фундаментальной и практически важной целью данной диссертации.
Достижение указанной цели предполагает решение следующих основных задач:
• изучение кинетики взаимодействия молекулярного водорода при комнатных и повышенных температурах с оптическими волокнами на основе кварцевого стекла с различным составом и уровнем легирования;
• выявление влияния насыщения молекулярным водородом и последующей термической обработки в атмосфере Н2 на облученное лазерным излучением УФ диапазона легированное кварцевое стекло сердцевины волоконных световодов;
• изучение изменения спектров поглощения в УФ диапазоне кварцевого стекла, легированного азотом, в результате комплексного воздействия облучения лазерным излучение с длиной волны 193 нм, последующего термического отжига и насыщения молекулярным водородом.