Введение к работе
Актуальность работа. Одним из перспективных направлений развития физики диэлектриков на современном этапе является разработка новых материалов для волоконной оптики. Среда оптических сред, применяемых в волоконно-оптических линиях связи (В0.1С) и системах передачи и обработки данных, наиболее часто используются.материалы на основе неорганических стекой. К такого класса объектам предъявляются жесткие требования по таким, в частности, характеристикам, как шізкиа потери на поглощение ЦЮ~й см"1), механическая прочность и химическая стойкость, высокое значение числовой апертуры.
Наряду с проблемой поЕкшения прозрачности стекол для волоконной оптики з настоящее время актуальным является вопрос о последующем поведении волоконно-оптических'элементов в процессе эксплуатация при воздействии различных внешних факторов, К такого рода факторам относятся, е частности, ионийфущай радиация и повышенная температура. Ка практике часто реализуется ситуация, когда действие этих факторов происходит как раздельно, так к совместно, исследование последнего, случая представляет собой достаточно сложную'задачу,; решение которой можно осуществить только после того, как будет прояснено влияние указанных' воздействий' в отдельности. Что касается многокомпонентных . стекол повышенной чистоты для высокоапертурных радиацкокно стойких световодов, то данных по радиационному окрашиванию подобных материалов крайне мало и восновном они относятся к исследованиям натриевокалыдиевосиликатных стекол, не-нашедших практического "применения для ЕОЛС. Сведения же. по температурной зависимости поглощения в ближней МК области спектра стекол высокой чистоты в литературе отсутствуют.
Несмотря на то, что 'измерение'', оптических потерь на уровне ~1CT4 см"1 в волоконных световодах, не представляет серьезных экспериментальных трудностей, разделение вкладов, з потери, обусловленные поглощением сбета.материалом волокна и технологией витяжки волокна, крайне затруднительно. Количественное, же'определение изменения оптических параметров материала жилы'и оболочки .'в отдельности по измерениям пропускания-световода в условиях'радиационного облучения и повышенной ,тешературн не. представляется тазмозашм; Вследствие этого целесообразно- проводить' исследования не посредственно на материалах, из которых изготавливается-волоконний световод.
Здесь однако возникает'ряд сложностей, связанных с измерением
_ 4 -
малых величин оптического поглощения в объемных образцах стеколі Экспериментальная реализация многих методов определения слабого поглощения либо очень сложна, либо требует значительной энергии возбуждающего лазерного излучения, что сильно увеличивает вероятность разрушения исследуемого материала последним. Кроме того, большинство из них не позволяет проводить измерения б процессе воздействия температуры на исследуемый образец. Поэтому актуальным является разработка метода, свободного от указанных недостатков.
Исследования поглощения и его температурного хода непосредственно "на рабочей длине волны многих ВОЛС, процессов образования и термостимулированного обесцвечивания радиационных центров окраски в зависимости от чистоты материалов жилы и оболочки светоЕода и от содержания в них протекторных добавок поможет ответить на многие практически важные вопроси использования Еысокоапертурнкх световодов из многокомпонентных стекол, прогнозирования их характеристик и свойств.
Таким образом, актуальной является задача изучения влияния протекторных добавок и чистоты материала на - спектральное поглощение и поглощение в ближней ЯК части спектра многокомпонентных стекол для ВОЛС в условиях воздействия температуры и ионизирующей радиации, а также разработка соответствующих методов и методик исследования.
Цель и задачи работы. Цель настоящей работы заключается в установлении закономерности изменощьч поглощения б видимой и ближней ЙК областях спектра многокомпонентных церпйссдержащих стекол повы-щекной чистоты для ВОЛС в заЕискмостк от концентрации церия и мик-ропримесей б стеклах в условиях воздействия температуры и у-радла-ции. Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи.
-
Разработка метода измерения слабого яоглоценкя в стеклах, позволяющего не только определять величину поглощения на уровне Ю-5 см-1 в образцах стекол различного оптического качества, но и проводить исследования температурной зависимости поглощения в них.
-
Создание экспериментальной установки, реализующей этот метод, методики проведения экспериментов.
-
Определение величины поглолежя в области дли волн 1 мкм многокомпонентных стеклах повышенной чистоты, содержащих церий, предназначенных для использования :- качестве сердцевины и оболочки в волоконных Енсокоапертурных снет>ьодах. Установление закономер-
ности изменения поглощения в зависимости от концентрации церия и микропримесей 3 НИХ.
4. Определение температурного поведения показателя поглощения в области 1 мкм указанных стекол и установление закономерности его. изменение з' зависимости- от состава стекол я концентрация церия и мккропрамооей г, них.
3. исследование влияния ч-излучения на спектр оптического поглощения н поглощение б алкаете? Ж части спектра указанных стекол в зашсиюсти от концентрации церкл к примесей железа в них,
в. Определение влияния телхвратурк на спектр ^-наведенного поглощения и наведенное поглощение з области і дам и условий отжига радаацнсншгх центров окраски указзншпо стекол в зависимости от концентрации церия и микропршесоп з стеклах.
Научная но^пгча - работы заключается з' том, что впервые были провадекіг исследования исходного и т-нзЕэдедасго аогложенип Б УФ, видимой и блнкне-?/ КК частях спекгрз игстокомток'энтннх церийсодэржа-іж стекол попн'лоппсн чистотч для ЗОЛС г условиях Бездействия температуры. Разработан ьиооїсочуЕстгитьльнии метод определения слабого поглощения з области 1.17 эЁ, лозеодлкжгий ігроводить измерения 3 шя-рсксм тег/пературноу интервале.-На основе .солученних результатов установлены закономерности изменения величины поглощения при 1.17 эВ и видимой области е гктирировашшх церием стеклах. Определена закономерность температурного изменения величины поглощения при 1.17 з. Доказано, что изменение поглощения б бли;кней КК части спектра с концентрацией церия к температурой обусловлено соответствующим поведением обнаруженной подоен поглощения с максимумом вблизи 2.5 эВ. Проведен анализ процесса термосТймулироЕз'чного .обесцвечивания радиационных центров окраски. Показано, что при введении церия в стекла происходит возникновение термостзОитьнпх.центров окраски.
Практическое значение, а виде жоперилкнталькоЯ установки реализован разработанный метод определения слабого поглощения. На созданной установке возможно "проводит?- измерения в стеклах невысокого оптического качества"лабораторных варок в широком диапазоне температур.
Полу чет колитеетреккие данные об исходном и іг-наведенном поглощении церкйеодержащ.их шогокомпонзнїішх'сгзкоя для ВОЛС и о зависимости; этого поглощения от температуры, концентрации перил и мяк-рспримесей а от дозы облучения. 5тг/позволяет прогнозировать спек-тралг.ш^ свойства исследовйтгакх-стекол условиях воздействия тем-
пературы и ионизирующей радиации и дать рекомендацій по применению их для изготовления термо- и радиацшнкостсйкнх инфракрасных волоконных световодов.
Публикации. По теме диссертации опубликованы Z статьи и 2 тезиса докладов.
Личный вклад соискателя заключается в теоретической разработке и экспериментальной реализации таляризационно-модуляяконного метода определения слабого поглощения в стеклах; создании соответствующих методик исследования; экспериментальном исследовании оптического поглощения при воздействии температуры и ионизирующей радиации; анализе и обработке полученных результатов.
Объем и структура работы. Объем.работы составляет 182 страницы, в том числе КО страниц машинописного текста, 42 рисунка, 4 таблицы, библиография-из 176 названий. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы.
