20.01.2014
216.012.98c3

ОДНОМОДОВЫЙ ДВУХСЛОЙНЫЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ИНФРАКРАСНЫЙ СВЕТОВОД

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи, а именно к одномодовым двухслойным кристаллическим инфракрасным (ИК) световодам для спектрального диапазона от 2 до 50 мкм. Световод включает сердцевину и оболочку. Сердцевина диаметром 10-250 мкм выполнена из кристаллов на основе бромида серебра, содержащего твердый раствор бромид-иодида одновалентного таллия при следующем соотношении компонентов, мас.%: бромид серебра - 98,8-65,0; твердый раствор - 1,2-35,0. Оболочка диаметром 0,6-1,1 мм выполнена из кристаллов на основе тех же материалов при следующем соотношении компонентов, мас.%: бромид серебра - 99,0-69,5; твердый раствор - 1,0-30,5. Технический результат - расширение рабочего спектрального диапазона световода в длинноволновую область до 50 мкм и повышение их фотостойкости. 3 пр.
Основные результаты: Одномодовый двухслойный кристаллический инфракрасный световод, включающий сердцевину и оболочку, отличающийся тем, что сердцевина диаметром 10-250 мкм выполнена из кристаллов на основе бромида серебра, содержащего твердый раствор бромид-иодида одновалентного таллия (TlBrI), при следующем соотношении компонентов, мас.%: а оболочка диаметром 0,6-1,1 мм выполнена из кристаллов на основе тех же материалов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи, а именно к одномодовым двухслойным кристаллическим инфракрасным (ИК) световодам для спектрального диапазона от 2 до 50 мкм.

Известно, что в многомодовом двухслойном волокне межмодовая дисперсия существенно ограничивает его информационную пропускную способность. Для ее устранения волокно необходимо проектировать таким образом, чтобы в нем распространялась только одна мода [Дж.Гауэр. Оптические системы связи. Перевод с английского под редакцией А.И.Ларкина. - М.: Радио и связь, 1989, с.141]. Для решения данного условия необходим определенный химический состав сердцевины и оболочки световода, т.е. числовые значения показателей преломления, которые соответствуют этим составам. Причем состав сердцевины световода должен иметь показатель преломления больше, чем у оболочки [Дж.Гауэр. Оптические системы связи. Перевод с английского под редакцией А.И.Ларкина. - М.: Радио и связь, 1989, с.52]. Поэтому для изготовления методом экструзии одномодовых двухслойных кристаллических инфракрасных световодов применяются кристаллы твердых растворов одной и той же системы, но с различным соотношением макрокомпонентов, т.е. изменяющимися показателями преломления.

Известен одномодовый кристаллический инфракрасный световод [Патент РФ №2340921 от 10.12.2008 авторов Жуковой Л.В., Жукова В.В., Примерова Н.В., Чазова А.И., Корсакова А.С.], сердцевина и оболочка которого изготовлены из кристаллов на основе твердых растворов хлорид-бромида серебра различного состава. Недостатком световодов является светочувствительность, особенно к ультрафиолетовому и радиационному излучению, а также происходит процесс диффузии на границе сердцевина-оболочка, что приводит к ухудшению оптических свойств. Кроме того, ИК-световоды работают в ограниченной области ИК-диапазона спектра, т.е. от 3 до 30 мкм.

Наиболее близким техническим решением является одномодовый двухслойный кристаллический инфракрасный световод [Патент РФ №2340920 от 10.12.2008 авторов Жуковой Л.В., Чазова А.И., Примерова Н.В., Корсакова А.С., Жукова В.В.], сердцевина которого имеет диаметр 15-45 мкм и выполнена из твердых растворов хлорид-бромида серебра, легированных йодидом одновалентного таллия при определенных соотношениях ингредиентов, а оболочка диаметром 0,7-1,0 мм выполнена из твердых растворов хлорид-бромида серебра определенного состава. Но световод используется в спектральном диапазоне до 30 мкм. Поэтому возникает задача по созданию ИК-световодов для работы в более широком спектральном диапазоне до 50 мкм.

Задачей изобретения является получение одномодовых двухслойных кристаллических инфракрасных световодов на основе бромида серебра, содержащего более тяжелый по молекулярной массе твердый раствор бромид-йодида одновалентного таллия (TlBr0,46I0,54), что позволяет расширить рабочий спектральный диапазон световодов в длинноволновую область, т.е. от 2 до 50 мкм.

Поставленная задача решается за счет того, что одномодовый двухслойный кристаллический инфракрасный световод имеет сердцевину диаметром 12-250 мкм, которая выполнена из кристаллов на основе бромида серебра, содержащего твердый раствор бромид-йодида одновалентного таллия (TlBr0,46I0,54), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

бромид серебра - 98,8-65,0
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 1,2-35,0,

а оболочка диаметром 0,6-1,1 мм выполнена из кристаллов на основе тех же материалов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

бромид серебра - 99,0-69,5
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 1,0-30,5,

что позволяет получать двухслойные инфракрасные световоды, работающие в одномодовом режиме на длинах волн от 2 до 50 мкм.

Преимущества перед прототипом

Введение в кристаллическую решетку бромида серебра радиационно-стойких и тяжелых по молекулярной массе твердых растворов на основе галогенидов одновалентного таллия (TlBr0,46I0,54) позволяет:

1. Расширить диапазон прозрачности ИК-световодов в дальнюю инфракрасную область спектра до 50 мкм (в прототипе до 30).

2. Повысить устойчивость ИК-световодов к радиационному, ультрафиолетовому, видимому и инфракрасному излучениям в 5-10 раз, по сравнению с прототипом.

3. Получать ИК-световоды нанокристаллической структуры, благодаря чему становится возможным свести к минимуму величину пустот между зернами, что, в свою очередь, обеспечивает минимальную величину оптических потерь. Например, на длине волны 10,6 мкм они составляют 0,05 дБ/м, по сравнению с прототипом - 0,1-0,5 дБ/м.

Сущность изобретения состоит в том, что новый одномодовый двухслойный кристаллический инфракрасный световод получен методом экструзии из вновь разработанных кристаллов на основе AgBr и твердого раствора TlBr0,46I0,54. Сердцевина световода диаметром 10-250 мкм выполнена из указанных кристаллов состава в мас.%:

бромид серебра - 98,8-65,0;
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 1,2-35,0

и помещена в оболочку диаметром 0,6-1,1 мм, изготовленную из кристаллов на основе тех же материалов, содержащую в мас.%:

бромид серебра - 99,0-60,5;
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 1,0-39,5,

что позволяет получать двухслойный инфракрасный световод, в котором распространяется одна мода.

Пример 1

Для работы на длине волны 2 мкм изготовили методом экструзии двухслойный ИК-световод с сердцевиной диаметром 10 мкм и составом в мас.%:

бромид серебра - 98,8;
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 1,2.

Оболочка диаметром 0,6 мм имеет состав, мас.%:

бромид серебра - 99,0;
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 1,0.

При этом показатель преломления сердцевины составляет 2,218, а оболочки - 2,215 при нормализованной частоте, равной 2,2 при работе на длине волны 2,0 мкм, угле ввода электромагнитного излучения 13° и числовой апертуре NA=0,117.

При сканировании торца световода вид выходящего излучения соответствует гауссовскому распределению энергии. Это свидетельствует о наличии моды низшего порядка и подтверждает одномодовый режим работы изготовленного кристаллического ИК-световода [S.Shalem, A.Tsun, E.Rave and et. al. Silver halide single-mode fibers for the middle infrared. Applied physics letters 87, 091103 (2005)].

Пример 2

Методом экструзии изготовили двухслойный ИК-световод с сердцевиной диаметром 100 мкм для работы на длине волны 10,6 мкм следующего состава в мас.%:

бромид серебра - 80,0;
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 20,0.

Оболочка диаметром 0,9 мм имеет состав, мас.%:

бромид серебра - 80,5;
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 19,5.

При нормализованной частоте, равной 2,2 и работе ИК-световода на длине волны 10,6 мкм, показатель преломления сердцевины составляет 2,289, а оболочки - 2,276. Угол ввода электромагнитного излучения составляет 28°, числовая апертура NA=0,239.

При сканировании торца световода вид выходящего излучения соответствует гауссовскому распределению энергии, как в примере 1.

Пример 3

Изготовили двухслойный ИК-световод с сердцевиной диаметром 250 мкм и составом в мас.%:

бромид серебра - 65,0;
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 35,0.

Оболочка диаметром 1,0 мм имеет состав, мас.%:

бромид серебра - 69,5;
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 30,5.

Световод предназначен для работы на длине волны 50,0 мкм. Показатель преломления сердцевины равен 2,305, а оболочки - 2,301. Нормализованная частота равна 2,2, угол ввода электромагнитного излучения в сердцевину световода равен 16°, числовая апертура NA=0,140.

При сканировании торца световода, как и в первом примере, профиль выходящего излучения соответствует нормальному гауссовскому распределению энергии, что подтверждает одномодовый режим работы.

Пример 4

Изготовили двухслойный ИК-световод с сердцевиной 8 мкм и содержанием твердого раствора (TlBr0,46I0,54) в бромиде серебра 1,0 мас.%, а в оболочке - менее 0,8 мас.% твердого раствора в бромиде серебра. Но такой ИК-световод прозрачен в спектральном диапазоне от 2 до 25 мкм.

Изготовить одномодовый двухслойный ИК-световод с сердцевиной состава в мас.%:

бромид серебра - 60,0;
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 40,0

не удается, так как кристалл такого состава вырастает блочным и распадается по границам блоков.

Технический результат позволяет получать одномодовый двухслойный кристаллический инфракрасный световод определенного химического состава сердцевины и оболочки (с показателями преломления от 2,215 до 2,305), которые изготовлены из новых кристаллов на основе бромида серебра, содержащего твердый раствор бромид-йодида одновалентного таллия (TlBr0,46I0,54). Наличие в кристалле радиационно-стойких галогенидов одновалентного таллия позволяет расширить диапазон пропускания ИК-световодов до 50 мкм и повысить их фотостойкость в 5-10 раз по сравнению с прототипом.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-4 из 4.
10.10.2013
№216.012.746a

Оптический монокристалл

Монокристаллы предназначены для ИК-техники и для изготовления из них методом экструзии одно- и многомодовых ИК-световодов для спектрального диапазона от 2 до 50 мкм, при этом формируется нанокристаллическая структура ИК-световодов с размером зерна от 30 до 100 нм, определяющая их функциональные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495459
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.02.2014
№216.012.9fcb

Инфракрасный световод с большим диаметром поля моды

Изобретение относится к инфракрасным световодам с большим диаметром поля моды. Световод включает сердцевину и оболочку, состоящую из стержней, расположенных в гексагональном порядке. Сердцевина диаметром 98-112 мкм выполнена из кристаллов на основе бромида серебра, содержащего твердый раствор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506615
Дата охранного документа: 10.02.2014
13.01.2017
№217.015.728e

Способ повышения радиационной стойкости и стабилизации светопропускания германо-силикатных стекловолокон

Изобретение относится к германо-силикатным стекловолокнам. Технический результат изобретения заключается в снижении уровня радиационно-наведенного поглощения, повышении трансмиссионных свойств и надежности Ge-SiO стекловолокон, работающих в радиационных полях. Германо-силикатные стекловолокна...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598093
Дата охранного документа: 20.09.2016
20.01.2018
№218.016.1381

Инфракрасный световод с большим диаметром поля моды

Изобретение относится к фотонно-кристаллическим световодам для волоконной оптики среднего инфракрасного диапазона спектра, конкретно к медицинским СО лазерам. Инфракрасный световод с большим диаметром поля моды содержит сердцевину и оболочку, состоящую из стержней, расположенных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634492
Дата охранного документа: 31.10.2017
Показаны записи 1-10 из 157.
27.01.2013
№216.012.200f

Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса

Изобретение относится к технологии получения соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке апатитов, в частности к извлечению РЗЭ из фосфогипса. Способ включает приготовление пульпы из фосфогипса и сорбцию редкоземельных элементов на сорбенте. Приготовление пульпы ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473708
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20be

Устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов

Изобретение относится к устройству для определения, контроля и измерения физических параметров веществ и предназначено для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов, в частности кинематической вязкости и электропроводности. Устройство содержит тигель с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473883
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e8

Способ определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является способом оценки накопленной дозы ионизирующего β-излучения с использованием твердотельных термолюминесцентных детекторов и может быть использовано при персональной дозиметрии при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473925
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e9

Устройство для определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является устройством для определения поглощенной дозы ионизирующего β-излучения в термолюминесцентном детекторе и может быть использовано при персональной дозиметрии, при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях. Сущность изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473926
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.236a

Способ получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов

Изобретение относится к способу получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов R = С≡С-Аr; тиенил-2. Способ включает взаимодействие пентиптиценхинона с литиевыми производными гетаренов и ацетиленов с последующей ароматизацией восстанавливающим агентом. При этом способ характеризуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474568
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2407

Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Роторный ветродвигатель содержит вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474725
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.286f

Устройство защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах

Предлагаемое изобретение относится к системам защиты и диагностики ядерного реактора на быстрых нейтронах АЭС. Устройство защиты ядерного реактора содержит измерители и датчики режимов работы АЭС и системы управления защиты, стержень аварийной защиты для гашения цепной реакции при авариях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475871
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a6c

Волновод для осветления стекломассы

Изобретение относится к области стекловарения, в частности к стекловаренным печам. Волновод для осветления стекломассы, включающий погруженный в расплав стекломассы цилиндрический корпус волновода с закрытым торцом, снабжен газоструйным акустическим излучателем, трубопроводом для подачи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476387
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f61

Устройство для получения труб с винтовым профилем

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, конкретно - к трубопрофильному производству. Корпус содержит два держателя с профильными кольцами, установленные последовательно вдоль оси трубы. Один держатель выполнен подвижным с возможностью поворота вокруг своей оси при помощи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477664
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f90

Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана

Изобретение касается легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана и может быть использовано при создании оптоэлектронных и светоизлучающих устройств. Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана представляет собой основу, состоящую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477711
Дата охранного документа: 20.03.2013

Похожие РИД в системе