Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Микроструктурированные волоконные световоды 11
1.1. Характеристики волоконных световодов 11
1.2. Обзор истории создания микроструктурированных световодов 15
1.3. Особенности микроструктурированных световодов со сплошной сердцевиной . 19
1.4. Световоды с полой сердцевиной и с интегрированной структурой. 27
1.5. Световоды с большой сердцевиной
1.6. Постановка задачи 38
Глава 2. Разработка технологии изготовления исходных заготовок 43
2.1. Способы подготовки и исследования капилляров и преформ 46
2.2. Выбор материала, очистка и обезвоживание капилляров и преформ 49
2.3. Исследование заготовок микроструктурированных волокон с центральным микроштабиком. 54
2.4. Изготовление заготовок (преформ) и их особенности 61
Глава 3. Технология вытяжки микроструктурированных световодов . 64
3.1. Исследование зависимости геометрической упорядоченности структуры волокна от температуры вытяжки 71
3.2. Влияние скорости вытягивания волокна на его структуру 71
3.3. Управление спеканием сборки. 77
3.4. Исследование специфики затухания сигнала в микроструктурированных волокнах, обусловленного особым механизмом вытекания излучения 80
Глава 4. Микроструктурированные световоды с большой сердцевиной 91
4.1. Микроструктурированные волокна с подвешенной сердцевиной 93
4.2. Выбор геометрической структуры световодов с большой сердцевиной 95
4.3. Микроструктурированные световоды с большой сердцевиной, устойчивые к изгибу 97
4.4. Модовый состав микроструктурированных волокон с большой сердцевиной
Заключение 109
Список литературы 111
- Особенности микроструктурированных световодов со сплошной сердцевиной
- Выбор материала, очистка и обезвоживание капилляров и преформ
- Влияние скорости вытягивания волокна на его структуру
- Микроструктурированные волокна с подвешенной сердцевиной
Введение к работе
Одним из наиболее значительных достижений оптических технологий последних лет является создание микроструктурированного оптического волокна.
Микроструктурированное оптическое волокно и его разновидность, иначе называемая фотонно-кристаллическим оптическим волокном и обладающая свойствами фотонного кристалла, представляют собой волокна со сплошной или полой сердцевиной, окруженной периодической структурой из воздушных отверстий, образующих светоотражающую оболочку. Такие волокна обладают рядом уникальных свойств по сравнению с волокном, изготовляемым по традиционной технологии, когда сердцевина и оболочка изготовлены из сплошных оптических сред. Особенно важно, что микроструктурированное волокно может изготавливаться с заданными свойствами в широком диапазоне требуемых оптических или иных физических величин. В частности, микроструктурированное волокно обладает такими дисперсионными характеристиками, которые при достаточно низких уровнях затухания позволяют выполнять эффективные нелинейные преобразования сверхкоротких лазерных импульсов, получать высокие значения числовой апертуры и осуществлять как многомодовый, так и одномодовый режим распространения излучения в аномально широкой области спектра. При этом сохраняются многие преимущества обычного оптического волокна -возможность передачи как цифровых, так и аналоговых сигналов, высокая помехозащищенность, высокая механическая прочность, радиационная стойкость и устойчивость к агрессивным средам.
Необходимость использования микроструктурированного оптического волокна в качестве оптоэлектронных элементов датчиков различных систем возникает в тех случаях, когда стандартное связное оптическое волокно не может обеспечить необходимых параметров как передаваемых, так и трансформируемых оптическим волокном сигналов. Как правило, в таких случаях не требуется волокно, имеющее длину, исчисляемую десятками и сотнями километров.
Указанные выше свойства микроструктурированных волокон в сочетании с современными потребностями в них науки и промышленности, в частности, оборонной техники, обуславливают актуальность работы.
Особенностью современной промышленности является наличие и все большее внедрение автоматизированных систем управления или мониторинга, в которых оптическое волокно используется как в качестве нелинейного преобразователя сигнала, так и в качестве элемента локальной линии связи [1-2]. Современные волоконно-оптические датчики на основе оптического волокна позволяют измерять практически все необходимые параметры -давление, температуру, расстояние, положение в пространстве, скорость вращения или линейного перемещения, ускорение, величину деформации, коэффициент преломления, характеристики электрических и магнитных полей, концентрации газов, дозу радиационного облучения и т.д.
Перспективность использования микроструктурированных волокон с управляемыми свойствами в качестве датчиков физических величин показана, в частности, в работах [3-6]. Области применения датчиков и линий передачи с микроструктурированными волоконно-оптическими элементами, имеющими заданные свойства, практически безграничны — это, например, авиация и космонавтика, нефтяная и газовая промышленность, экология и медицина, транспорт, электроэнергетика, пожароопасные и взрывоопасные производства, атомная промышленность и изделия оборонной техники. Особенно интересной областью применения является использование оптических световодов при создании мощных лазерных систем для запуска процесса управляемой термоядерной реакции.
Результаты литературного обзора показали все более увеличивающийся интерес разработчиков из различных стран к микроструктурированному
6 волокну и постоянную их работу над технологией создания различных типов таких волокон. К тому же, такие волокна являются интересным объектом для фундаментальных исследований, позволяющим выявлять новые физические закономерности.
Основной технологической проблемой в процессе изготовления микроструктурированного световода является проблема создания такой заготовки (преформы), в процессе вытяжки из которой в финишном волокне можно будет получить низкие оптические потери. А для волокон с большой сердцевиной (по принятой терминологии с диаметром более 10 мкм), способных передавать излучение достаточно мощных лазеров, существует проблема обеспечения передачи вводимого излучения в одномодовом режиме в требуемом диапазоне энергий излучения. Задача решения этих двух проблем и легла в основу настоящей работы.
Экспериментальная часть работы была выполнена в лаборатории волоконной оптики Научно-исследовательского и технологического института оптического материаловедения ВНЦ «ГОИ им. СИ. Вавилова».
Актуальность работы была обусловлена не только наличием перспективных потребностей в оптически волокнах с определенными свойствами, которые могут быть осуществлены только в микроструктурированных волокнах, но и тем, что рынок такого волокна и в мире, и особенно в России, находится в начале своего формирования.
Выполнению работы способствовали значительный научный задел в СПбГУ ИТМО и ФГУП НИТИОМ и наличие экспериментальной и технологической базы ФГУП НИТИОМ.
Цель работы состоит в разработке основ технологии получения одномодовых и многомодовых микроструктурированных волоконных световодов с большой сердцевиной и низкими оптическими потерями.
Задачи работы.
Разработка методики получения исходной заготовки (сборки) и способа формования сердцевины будущего волокна.
Разработка методики очистки сборки.
Исследование технологических параметров вытягивания волокна и стадийности получения продукта.
Определение геометрии световода, позволяющей осуществить режим одномодовой передачи излучения.
Структура диссертации.
В разделе 1 на основании опубликованных данных проведен анализ современного состояния технологии микроструктурированных световодов и областей их применения и обоснованы цели и задачи настоящей работы.
В разделе 2 обсуждается методика (основы технологии) получения исходных заготовок, использованная при изготовлении микроструктурированных волокон с заданными свойствами, поскольку от правильного и качественного изготовления исходной заготовки во многом зависят свойства конечного продукта - микроструктурированного волокна.
В разделе 3 рассмотрены получаемые в процессе вытягивания характеристики оптического волокна в зависимости от условий подготовки преформ и параметров вытяжки. Определены оптимальные скорость и температура вытяжки. Изучены особенности затухания излучения в создаваемых микроструктурированных волокнах. Найден способ уменьшения изгибных потерь и обнаружены факторы, ограничивающие уменьшение затухания оптического излучения.
Особенности микроструктурированных световодов со сплошной сердцевиной
В работе [45] было отмечено одно из наиболее важных свойств микроструктурированного оптического волокна. В таких волокнах можно осуществлять одномодовыи режим распространения излучения в спектральном диапазоне, более широком по сравнению с диапазоном, получаемым в световодах, имеющих сердцевину и оболочку из сплошных оптических сред [48, 49].
С физической точки зрения данное свойство микроструктурированных световодов связано с тем, что воздушные отверстия в их оболочке по-разному заполняются излучением для различных длин волн. Вследствие этого разность показателей преломления сердцевины световода и его оболочки оказываются зависящей от длины волны, причем таким образом, что, что условие одномодового режима выполняется для достаточно широкого диапазона длин волн [3].
Результаты исследований [43-47] свидетельствуют о том, что в микроструктурированном волокне неограниченный по спектру одномодовыи режим наблюдается в области значений к 0.46, где параметр к определяется соотношением к = d/Л, где d - диаметр воздушного отверстия, Л - шаг структуры. При к 0.46, как показано в цитируемых работах, наблюдается многомодовый режим распространения излучения по световоду с меньшим, чем в обычном оптическом волокне, числом возбуждаемых мод. Важным выводом работы [45] явилось утверждение, что одномодовое микроструктурированное волокно с заданным соотношением к = d/Л может быть неограниченно масштабировано без изменения структуры (т.е. соотношения d/Л) и при этом с сохранением способности кЛ поддержанию одномодового режима переноса излучения. Реализация возможности масштабирования с сохранением структуры открывает возможность создания световодов с аномально большой сердцевиной для-передачи мощных световых потоков в одномодовом режиме.
В 1998-2005 гг. к моменту начала настоящей работы (декабрь 2005 г.) был опубликован еще ряд теоретических и экспериментальных работ, связанных с разработкой и исследованиями микроструктурированных световодов. Эти работы по отдельным направлениям перечислены и рассмотрены, в частности, в обзорах [3, 9-10], а многие детально обсуждены в [32]. Отметим наиболее интересные результаты, полученные в них.
В работах [50-53] показано, что, наряду с обычными волноводными режимами, обеспечиваемыми явлением полного внутреннего отражения, при определенных условиях в микроструктурированных световодах возникают области радиальных фотонных запрещенных зон. Такие режимы распространения света реализуются в волокнах с оболочкой в виде двумерно-периодической микроструктуры (двумерного фотонного кристалла) и полой сердцевиной. Фотонная запрещенная зона, возникающая в спектре пропускания двумерной периодической оболочки волокон данного типа, приводит к тому, что различные моды испытывают различные условия распространения. В конечном итоге при большом диаметре полой сердцевины, начиная с определенной небольшой длины, в таком световоде распространяется только одна мода. Такой световод обеспечивает высокий коэффициент отражения для излучения, распространяющегося вдоль полой сердцевины, позволяя существенно снизить оптические потери, присущие модам обычных полых волноводов со сплошной оболочкой и быстро растущие с уменьшением диаметра полой сердцевины [53].
В России первые работы, направленные на развитие новых оптических технологий на базе микроструктурированных световодов, были опубликованы в 2000 г. [54 - 57]. В этих работах были получены и исследованы волокна, обеспечивающие эффективное уширение спектра сверхкоротких лазерных импульсов и преобразование таких импульсов в излучение с широким непрерывным спектром (излучение суперконтинуума).
В работах [58-64] на основании анализа и численного решения уравнений Максвелла проведены расчеты модового состава передавемого по световоду излучения в зависимости от соотношения величин X, Л и d и исследованы потери на изгибах микроструктурированных световодов. На рис. 1.4. приведена «фазовая» диаграмма из работы [58], иллюстрирующая модовый состав передаваемого излучения в зависимости от соотношения указанных величин.
В работе [59] были проведены более точные расчеты и получена диаграмма для более широкого интервала отношений АУЛ и d/Л. Полученные результаты приведены на рис. 1.5.
В [61,62] экспериментальным и расчетным путем исследовались потери на макроизгибах микроструктурированных световодов. В [61] проведено экспериментальное сравнение ширины полос пропускания для коммерческих световодов с оболочкой с примесью Ge, пропускающих в видимой области спектра, и для микроструктурированных световодов с разными Л — 2,9, 5,6 и 7,0 мкм и отношением d/Л равным 0,44, 0,49 и 0,44 соответственно. Диаметр оболочки во всех случаях составлял 125 мкм. Радиус изгиба составлял от 10 до 80 мм. В [62] был проведен расчет потерь при макроизгибе световодов с сердцевиной большого диаметра (от 20 до 35 мкм) на радиусах 80 и 200 мм. И в [61] и в [62] было показано, что рост потерь излучения в одномодовом микроструктурированном световоде происходит в коротковолновой области спектра, в отличие от обычного световода, где рост потерь происходит в длинноволной области спектра.
Повышенную стойкость излучения к изгибу микроструктурированного световода при неограниченном увеличении длины волны можно объяснить на основании результатов [63]. Из работы следует, что изменение размера пятна основной моды в микроструктурированном световоде при движении по спектру не столь значительно, как в обычном световоде. Не происходит длинноволновой «отсечки» основной моды, характерной для обычного световода.
Выбор материала, очистка и обезвоживание капилляров и преформ
Капилляры изготавливались из, кварцевых труб с наименьшими. содержаниями гидроксильных групп (ОН ); в конечном итоге были выбраны стекла типа F300 с содержанием гидроксила менее 0.5 ррт. Для изготовления центрального микроштабика быловыбрано парофазное особо чистое кварцевое стекло типа КУВИ с содержанием гидроксила менее 10 ррт. В работе [120] проведен анализ доступных кварцевых материалов для изготовления волоконных световодов и показано, что, в принципе, массовое содержание гидроксильных групп в парофазном стекле может быть доведено до уровня 1 ррт.
В работе [121] подробно изучено влияние гидроксильных групп (ОНГ) на поглощение излучения в кварцевом стекле и, соответственно, на ослабление света в кварцевых волноводах. В статье приведены данные о положении центров полос поглощения ОН" в интервале 800 - 1600 мкм (1250 и 1380 и в районе 970 нм), важные для изучаемого нами интервала длин волн. По результатам измерения затухания излучения на этих длинах волн делались выводы о степени обезвоживания исходных заготовок и преформ.
Для очистки и обезвоживания поверхностей капилляров и заготовок, использовались следующие технологические приемы: а) химическая очистка (травление); б) очистка и осушка газами (продувка); в) высокотемпературная обработка. В качестве базовых служили методы подготовки заготовок для вытяжки обычных оптических волокон, описанные ранее в работе [120]. В процессе работы параллельно- устанавливалось влияние различных видов подготовки опорной трубы, капилляров и центрального микроштабика на оптические свойства получаемого волокна. Контрольными образцами служили волокна, вытянутые из сборок, составлены из необработанных капилляров, микроштабиков и опорных,труб. Ниже приведены; исследования методов различной- подготовки исходных сборок, дающих положительные результаты при вытягивании конечного волокна. Исследованиями было установлено. влияние. режима вытяжки исходных структурных элементов — капилляров из особо чистого кварцевого стекла марки KG4B на оптические потери в световодах типа «кварц-полимер» (рис. 2.2), в, которых капилляр из стекла КС4В служил световедущей сердцевиной. Зависимость спектров затухания сигнала в волокне от температуры его вытяжки представлена на рис. 2.2: Как видно из рисунка, увеличение температуры вытяжки сопровождается заметным снижением оптических потерь, что обусловлено воздействием огневой полировки на поверхность капилляра в процессе вытяжки. Относительно высокая температура в жаровом пространстве печи способствует выглаживанию поверхности оптического волокна и, как следствие, уменьшению оптических, потерь при отражении от границы раздела стекло -полимер. Исследование влияния химической обработки и продувки на качество заготовок проводилось с использованием различных химических реагентов и газов. Вариант А. Образцы изучаемых заготовок исследовались в простом и удобном для изготовления виде. Они состояли из опорной трубы из кварцевого стекла марки КС4В и семи капилляров. Каждая заготовка была разделена на две части, одна из которых являлась контрольной. Контрольная часть каждой такой заготовки вытягивалась при температуре 2080 С с её полным коллапсированием в кварц-полимерное волокно диаметром 160 микрон. При измерении потерь этого волокна в разных опытах было получено значение затухания порядка 160-И80 дБ/км на длине волны А, = 750 нм (рис. 2.3, линия «а»). Вторые части таких заготовок очищались в 40%-ном растворе плавиковой кислоте (HF), в котором они находились около 40 минут. После того, как заготовки извлекались из емкости с кислотой, они промывались дистиллированной водой, а затем продувались азотом марки ХЧ с целью удалить из сборки оставшуюся там влагу. Из такой сборки, очищенной указанным выше образом, также было вытянуто кварц-полимерное волокно диаметром 160 микрон при том же температурном и скоростном режиме, что и при вытяжке из неочищенной заготовки. Проведённые измерения потерь давали новое значение затухания — порядка 80-И 00 дБ/км на длине волны X — 750 нм (рис. 2.3, линия «б»). Таким образом, описанный метод очистки на стадии подготовки заготовок позволил впоследствии снизить оптические потери изготавливаемого из этих заготовок волокна примерно в 2 раза.
Влияние скорости вытягивания волокна на его структуру
В процессе работы выяснилось, что предварительная очистка капилляров и заготовок, а также рекомендуемые для вытяжки заданного волокна температура и скорость вытяжки еще не обеспечивают достижения необходимого уровня затухания излучения в световоде. На затухание излучения оказывает большое влияние качество процесса спекания на стадии вытяжки. Оказалось, что, корректируя ранее описанные методы очистки меняя технологическую схему вытяжки (стадийность процесса), можно управлять спеканием сборки, получая в конечном итоге необходимый уровень потерь.
Ожидалось, что наибольшее влияние на качество спекания, связанное с методами очистки, будет оказывать травление поверхности элементов сборки. Как известно из очень многих исследований [128] в процессе травления поверхности образуется нарушенный (трещиноватый) слой, причем в зависимости от используемого химического реагента, концентрации раствора и времени травления, глубины протравленной от поверхности зоны могут составлять от долей до десятков микрон.
В" наших опытах с различным травящими растворами оказалось, что наименьший уровень потерь достигается тогда, когда( сборка вытягивается из практически непротравленных, а просто промытых такими растворами компонентов. В технологическом отношении это очень важный результат, обеспечивающий удобство подготовки сборки.
На рис. 3.12 приведены примеры спектров оптических потерь для световодов с большой сердцевиной, вытянутых из сборок, протравленных фторидом аммиака в течение нескольких десятков минут (верхняя кривая, образец БС-9/1) и нескольких секунд (нижняя кривая, образец БС-9/3). Вероятно, хорошее спекание достигается при малых глубинах трещиноватых слоев спекаемых деталей сборки.
Выбор стадийности процесса вытяжки оказался вторым важнейшим фактором, позволившим скорректировать технологическую схему вытяжки На рис. 3.13. изображены возможные варианты технологической схемы вытяжки волокна: двухстадийная (1) и одностадийная (2). Спектры оптических потерь для волокна с большой сердцевиной, в зависимости от стадийности процесса вытяжки, приведены на рис. 3.14. Видно, что при одностадийном процессе достигается значительно меньший уровень потерь проходящего по световоду излучения, чем в случае двухстадийной вытяжки волокна. Достигнутый уровень затухания составляет менее 5 дБ/км.
Таким образом, в качестве технологической схемы вытяжки была выбрана одностадийная схема, при этом процесс подготовки и очистки сборок и их элементов должен происходить без травления их поверхностей. Однако, в специальных случаях (см. гл. 5) может использоваться и двухстадийный процесс вытяжки волокна.
Как было отмечено в главе 1 в многомодовых волокнах существует специфический механизм затухания излучения - отдельные моды из- числа вошедших в волокно, не испытывают полного внутреннего отражения и излучение вытекает за пределы световедущей жилы. Предположительно, подобный специфический механизм затухания должен наблюдаться и в микроструктурированных световодах со сплошной сердцевиной. Преимущество микроструктурированных световодов состоит в том, что, по-видимому, можно попытаться минимизировать такие потери, управляя геометрическими параметрами микроструктуры, т.е. соотношением между диаметромютверстия в структуированной оболочке и шагом структуры (к). Для. этого было исследовано влияние масштабирования, поперечных размеров дырчатого оптического кварцевого волокна (значение «к», естественно, сохранялось постоянным) на его световодные свойства.
В качестве исходных оптических материалов для получения микроэлементов были использованы штабики из газофазного стекла КУВИ с содержанием гидроксила не более 10 ррт и трубы из стекла марки F300 с содержанием гидроксила не более 0.5 ррт.
Микроструктурированные волокна с подвешенной сердцевиной
В последнее время большое внимание уделяется разработке и исследованию специальных волокон: для передачи мощного лазерного излучения в многомодовом режиме, с повышенной радиационной стойкостью и высокой числовой апертурой [134, 135, 136]. Такие световодные волокна, имеющие диаметр светопроводящей сердцевины более 10 мкм, называются световодами с большой сердцевиной. Особенно важным для практики является получение в них одномодового режима передачи светового излучения. Рассмотренные в главах 2, 3 и 4 технологические способы снижения затухания излучения, проходящего по микроструктурированному световоду, были применены при решении основной поставленной задачи - получению световодов с большой сердцевиной. Такие одномодовые и многомодовые световоды могут быть реализованы, как показано ниже, путем последовательного получения и исследования образцов с различными значениями диаметрами сердцевины, шага структуры и количества образующих сердцевину элементов. В ходе выполнения этих исследований были отработаны завершающие технологические операции, позволившие получить необходимые микроструктурированные световоды.
Практические геометрические параметры световодов с большой сердцевиной должны находиться в следующих пределах: общий диаметр световода, удобного для эксплуатации, 100 - 300 мкм, диаметр сердцевины 10-30 мкм. Количество заменяемых сердцевиной элементов и количество циклов отверстий определялись экспериментально; на основании имевшихся результатов предыдущих исследований (см. гл. 1) они могли составлять от 7 до 19 и от 2 до 7, соответственно. При этом необходимо стремиться к минимальной толщине кварцевых перегородок между отверстиями, образующими воздушную оболочку (микроструктуру), чтобы минимизировать световые потери при передаче излучения. Для того, чтобы обеспечить простоту и удобство (технологичность) исходной сборки для вытяжки световода, был применен двухстадийный метод перетяжки поликапиллярной структуры. Надо учитывать, что диаметр световода, удобного для эксплуатации, составляет в среднем 200 мкм, диаметр воздушных отверстий в укладке, расположенной вокруг большой сердцевины составляет в среднем около 3 мкм, что в несколько раз меньше диаметра сердцевины (в среднем 20 мкм). Такое же соотношение между размерами структурных элементов и наружным диаметром должно иметь место и в исходной заготовке для вытяжки световода. Если внешний диаметр заготовки будет составлять около 20 мм, то диаметр центрального кварцевого штабика будет составлять около 2 мм, а. диаметры окружающих его капилляров будут иметь размер около 900 - 2000 мкм, что и так затрудняет ручную сборку структуры в заготовке. Для- одностадийного способа получения волокна необходимо иметь толщину исходной заготовки менее 10- мм, поэтому мы применили двухстадийный метод перетяжки поликапиллярной структуры, несмотря на то, что при одностадийном методе достигается хорошее спекание (см. гл.З).
Вначале в опорной кварцевой трубе диаметром 20 мм собиралась структура, образованная центральным кварцевым штабиком и периферийными капиллярами, собранными в плотную гексагональную структуру с некоторым числом порядков окружения и значением диаметра структурных элементов в пределах 1-2 мм. Из такой заготовки вытягивалось первичное волокно (предволокно) диаметром 3 мм.
Диаметр сердцевины в предволокне составлял 10-20 мкм. Затем полученное предволокно помещалось в качестве сердцевины в центр сборки, аналогичной изображенной на рис. 3.12.А и происходило вторичное перетягивание заготовки с получением конечного элемента — рис. 3.12.В.
Таким способом были получены световоды с большим диаметром сердцевины и с воздушной оболочкой, образованной одним циклом отверстий (волокна с подвешенной сердцевиной), и с оболочкой, имеющей от 2-х до 7-ми циклов отверстий (собственно световоды с большой сердцевиной).
В этих волокнах световедущая сердцевина отделена от внешней кварцевой оболочки тонкими стеклянными, перемычками, в результате чего эффективный показатель преломления может быть приближен, к единице. Особенностью таких световодов является их высокая, апертура (0,05-0,25) и многомодовый режим работы..
Повышение числовой апертуры волокна способствует увеличению эффективности вводам излучения; поэтому в данной; работе мы, исследуем зависимость значения, числовой апертуры от геометрических, параметров волокна: (толщины кварцевой- перемычки между воздушными зазорами в светоотражающей оболочке).
Были изготовлены и исследованы волокна- диаметром; 100- мкм по наружной кварцевой оболочке, фотографии торцов- которых показаны на рисунках 4.1. и 4.2.
Технология сборки исходных заготовок была следующей} Центральный микроштабик, с диаметром 4-7 мм окружался одним слоем капилляров с внешним диаметром 015—2 мм: Сборка помещалась в; трубку с внутренним диаметром 5-10 мм, проходила описанную в гл. 2 процедуру очистки и подвергалась первой стадии-вытяжки до волокна с внешним диаметром 2-4 мм. Для того, чтобы микроотверстия не схлопывались, на- второй стадии вытяжки, и для,получения минимальной толщины кварцевых перегородок на этой стадии использовалась разработанная нами методика раздувания капилляров сборки газообразным азотом. Подбором диаметров капилляров, окружающих центральный микроштабик, (т.е. их числом) можно было минимизировать потери передаваемого по световоду излучения. Толщина кварцевой перемычки волокна, показанного на рис. 4.1, составляла около 1.2 мкм, а у образца, изображённого на рис. 4.2, около 2.2 мкм. Числовая апертура этих волокон, измеренная на длине волны генерации гелий-неонового лазера (633 нм), имела величину 0.22 и 0.05 соответственно.
На основании полученных данных можно видеть, что толщина кварцевых перемычек в светоотражающей оболочке является одним из определяющих геометрических параметров, от которого зависит числовая апертура волокна, поэтому для изготовления высокоапертурных световодов с воздушной оболочкой необходимо уменьшение толщины перемычки.
