×
10.06.2015
216.013.524d

ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ХАЛЬКОГЕНИДНОЕ ВОЛОКНО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к волоконной оптике. Фотонно-кристаллическое халькогенидное волокно состоит из центрального волноведущего стержня из халькогенидного стекла, микроструктурной волноведущей оболочки из чередующихся слоев халькогенидного стекла и воздушных зазоров и второй защитной микроструктурной оболочки из многокомпонентного стекла. Способ его изготовления включает предварительную вытяжку стержней. Далее формируют халькогенидную вставку путем укладки стержней из халькогенидного стекла с соответствующими воздушными зазорами, а затем укладывают внешние поддерживающие тонкостенные капилляры из многокомпонентного стекла в толстостенную трубку из многокомпонентного стекла. Технический результат - обеспечение высокой нелинейности. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к оптической и электронной промышленностям и может быть использовано для нелинейного преобразования электромагнитного излучения в инфракрасном (ИК) диапазоне при конструировании систем для передачи и обработки информации.

Известны различные типы и конструкции фотонно-кристаллических волокон, которые используются в оптических приложениях и, в частности, при решении задач, связанных с управлением спектральными характеристиками оптической системы и способы их изготовления, например, известны халькогенидные волокна (US 6074968 А), имеющие стеклянную сердцевину и два слоя оболочки, второй слой оболочки имеет коэффициент преломления ниже, чем у основного стекла и выше, чем у первой оболочки стекла. Стеклянные волокна, имеющие структуру сердцевина-оболочка, обладают хорошими механическими характеристиками и сниженными потерями передаваемого сигнала в инфракрасной области спектра. Однако основным недостатком этих волокон является стандартная архитектура, а также использование дорогостоящих халькогенидных стекол и для сердцевины, и для оболочки.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является конструкция волоконных волноводов (US 2003044159 A1, US 7142756 B2), имеющая вдоль оси волновода: цилиндрическую сердцевину, проходящую вдоль оси волновода, и оболочку из трубки, отличающуюся от сердцевины. В данном типе волокна по меньшей мере одна из частей выполнена из халькогенидного стекла, содержащего селен и теллур, благодаря чему достигается высокий индекс контрастности между элементами волновода. Недостаток таких волноводов состоит в том, что происходит касание волноведущей жилы из халькогенидного стекла с регулярным стеклом, что увеличивает потери в ИК области спектра.

Известен метод получения волокна (US 5953478 А), который представляет собой метод упрочнения халькогенидной сердцевины, при котором используют металлическое покрытие, стойкое к окислению химическими компонентами, входящими в состав халькогенидного стекла, при этом покрытие имеет температуру плавления ниже температуры размягчения халькогенидного стекла. Однако данный способ не позволяет производить вторичное перетягивание с целью изменения диаметра волокна, с сохранением покрытия, а в случае переработки требует повторного нанесения покрытия.

Известен способ получения халькогенидного оптического волокна (WO 2013166401 А1) путем формирования заготовки, состоящей из халькогенидного стекла и полимерного материала, полученной экструзивным методом. Причем в процессе экструзии происходит нагревание до температуры ниже точки плавления халькогенидного стекла, что приводит к формированию полимерной оболочки, т.е. просто нанесение покрытия на уже готовый халькогенидный стержень. Предложенный способ не позволяет производить изменение диаметра халькогенидной жилы, а лишь позволяет нанести полимерное покрытие.

Наиболее близким к изобретению способом получения халькогенидного оптического волокна является способ, описанный в патенте (CN103011575 А). В нем показана возможность создания халькогенидного фотонно-кристаллического волокна методом прецизионного сверления алмазным сверлом исходной заготовки халькогенидного стекла. Главным недостатком данной технологии является невозможность получения отверстий с точностью, достигаемой при вытяжке заготовки, а также невозможность варьирования формы отверстий и плохая повторяемость изделий, не говоря о больших потерях дорогостоящего стекла.

Задача предлагаемого изобретения - создание конструкции и способа изготовления фотонно-кристаллических халькогенидных волокон с твердой сердцевиной, методом сборки и перетяжки исходных заготовок. В разработке конструкции волокна, состоящего из халькогенидной микро- и нано-структуры, в отличие от известных приемов, когда используют два типа халькогенидов с различными коэффициентами показателя преломления, предлагаемое решение имеет два преимущества: во-первых, позволяет производить волокна с диаметром сердцевины, близким к оптической длине волны, которые обладают высокой нелинейностью. Во-вторых, в качестве направляющего дефекта использовано халькогенидное стекло, и нет необходимости использовать дорогое стекло для создания структурной оболочки. Более того, создание второй микроструктурной оболочки вокруг халькогенидной вставки позволит ее защитить во время процедуры вытяжки волокна. Таким образом, это решение позволит получить рентабельное производство халькогенидного волокна.

Достигается поставленная задача тем, что фотонно-кристаллическое волокно имеет центральный волноведущий стержень из халькогенидного стекла, волноведущую микроструктурную оболочку из чередующих слоев халькогенидного стекла и воздушных зазоров и вторую защитную микроструктурную оболочку, выполненную из многокомпонентного стекла. Способ его изготовления включает предварительную вытяжку стержней из халькогенидного стекла разных размеров - центральный халькогенидный стержень имеет размеры большие, чем окружающие его халькогенидные стержни, выполняющие функции волноведущей оболочки и поддержки центрального волноведущего стержня, капилляров из тонкостенных трубок стандартного многокомпонентного стекла и толстостенной трубки. Далее формируют халькогенидную вставку путем укладки стержней из халькогенидного стекла в центре большего диаметра, по его образующей меньшего диаметра, с соответствующими воздушными зазорами, а затем укладывают внешние поддерживающие тонкостенные капилляры из многокомпонентного стекла в толстостенную трубку из многокомпонентного стекла, причем внутренний диаметр соответствует размерам уложенного пакета и уже далее заготовку перетягивают в волокно необходимых размеров. Предложенная конструкция и технология позволит разработать новый тип халькогенидного волокна для гибкого управления инфракрасным излучением в нелинейно-оптических приложениях, в частности генерации суперконтинуума в средней инфракрасной области.

Ввиду недостаточной прозрачности для ИК диапазона оптического спектра у стекол многокомпонентной группы, центральная волноведущая часть волокна выполняется из халькогенидного стекла, а ввиду высокой стоимости халькогенидных стекол по сравнению со стеклами многокомпонентной группы, обкладка центрального волноведущего дефекта выполняется из капилляров из многокомпонентного стекла, подобранного по принципу близости коэффициентов температурного расширения и температур размягчения и кристаллизации.

В качестве исходного материала для производства фотонно-кристаллических халькогенидных волокон с твердой сердцевиной используются круглые тонкостенные капилляры из многокомпонентного стекла и стержни различного диаметра из халькогенидного стекла. Капилляры из многокомпонентных стекол изготавливаются из расплава стекла по классической волоконной технологии путем вытяжки на установке, состоящей из печи, фильерного узла и механизма вытяжки. В печи при нагреве (не более 1000 C°) происходит размягчение стеклоблока, а форму, размер и последующую конфигурацию изделия формирует фильера, фильерный узел и работа механизма вытяжки. А стержни различного диаметра из халькогенидного стекла изготавливаются путем предварительной вытяжки необходимого диаметра.

После этапа получения исходных заготовок капилляров и стержней они укладываются в пакет, например, как на (Фиг.1), при этом реализуется необходимое соотношение между сердцевиной и оболочкой волокна. Для эффективной локализации излучения в твердом волноведущем дефекте основной дефект (центральный халькогенидный стержень) окружают малыми халькогенидными стержнями, обеспечивая необходимые воздушные зазоры. При необходимости вытяжка производится в несколько этапов. Основным геометрическим параметром структуры, оказывающим влияние на спектральные характеристики волокна в максимальной степени, является диаметр волноведущих дефектов в структуре волокна и размеры воздушных зазоров.

За счет сборки исходной заготовки из халькогенидного стекла, в качестве волноведущего дефекта, и стекла многокомпонентной группы, в качестве упрочняющей оболочки волокна, получается достаточное пропускание волокна в ИК диапазоне спектра электромагнитного излучения, необходимая локализация излучения в сердцевине для осуществления нелинейного преобразования излучения, а также удешевление волокна за счет сокращения массы дорогого халькогенидного стекла.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1.

Получаемая после перетяжки геометрия поперечного сечения волокна схематично изображена на Фиг.2. Структура волокна включает: одну центральную сердцевину из халькогенидного стекла (1) диаметром 10 мкм, которая подвешена на четырех штабиках подвесах из халькогенидного стекла (2) имеющих диаметр 5 мкм, четыре капилляра из многокомпонентного стекла (3), касающиеся четырех халькогенидных штабиков подвесов (3), трубка из многокомпонентного стекла (4) выполняет функцию защитной оболочки и необходима для улучшения прочностных характеристик волокна.

Изобретение проиллюстрировано следующими чертежами.

На фигуре 1 представлена геометрия исходного пучка фотонно-кристаллического халькогенидного волокна.

На фигуре 2 представлена фотография полученного по предлагаемому способу волокна (поперечное сечение)


ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ХАЛЬКОГЕНИДНОЕ ВОЛОКНО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ХАЛЬКОГЕНИДНОЕ ВОЛОКНО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 19.
10.01.2013
№216.012.1a53

Способ экспериментального моделирования стресс-индуцированного развития острого язвенного кровотечения

Изобретение относится к области экспериментальной медицины, в частности к гастроэнтерологии, и касается моделирования развития острого язвенного кровотечения. Для этого обеспечивают индуцированное последовательное воздействие на крыс путем хронического социального и иммобилизационного стрессов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472231
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.06.2013
№216.012.4b4e

Способ повышения концентрации молекулярного кислорода в дерме кожной ткани

Способ относится к медицине и может быть использован при лечении патологий приповерхностных участков кожи и, в частности, при низкоинтенсивной лазерной и фотодинамической терапии. Облучают поверхность кожи световым пучком на длине волны 575 нм при полуширине спектра не более 5 нм. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484860
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b4f

Способ локального повышения концентрации молекулярного кислорода в дерме кожной ткани

Способ относится к медицине и может быть использован при лечении патологий приповерхностных участков кожи, в частности при низкоинтенсивной лазерной и фотодинамической терапии. Определяют глубину нахождения патологического участка дермы. При глубине меньше 0.22 мм облучение световым пучком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484861
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.01.2014
№216.012.9cdf

Способ моделирования развития мелкоочаговых мозговых геморрагий в коре головного мозга у новорожденных крыс

Изобретение относится к экспериментальной медицине и касается моделирования мелкоочаговых мозговых геморрагий у новорожденных крыс. Для этого новорожденных крыс в возрасте 3-х дней помещают в камеру и подвергают воздействию звука силой 70 дБ, частотой 110 Гц, на протяжении 60 минут. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505865
Дата охранного документа: 27.01.2014
20.10.2014
№216.012.fef7

Фотонно-кристаллический волновод для селективного пропускания оптического излучения

Изобретение относится к волоконной оптике. Фотонно-кристаллический волновод гексагональной формы содержит оболочку и полую сердцевину, в которую введен мультислой капилляров. Период и диаметр каналов мультислоя капилляров, близкими или много меньшими длины волны излучения требуемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531127
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.04.2015
№216.013.3eed

Многоканальный наконечник для экстракции нуклеиновых кислот, белков и пептидов

Группа изобретений относится к многоканальным устройствам, модифицированным нанослоями анилинсодержащих полимеров. Предложен многоканальный наконечник для выделения нуклеиновых кислот, белков, пептидов и способ изготовления многоканального элемента, входящего в состав многоканального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547597
Дата охранного документа: 10.04.2015
27.07.2015
№216.013.67eb

Металлодиэлектрическая структура и способ ее изготовления

Металл-диэлектрическая структура и способ ее изготовления относятся к электронной промышленности и электротехнике и может найти применение как в современных энергосберегающих системах, так и в компонентах, которые являются неотъемлемой частью современных процессоров, в частности для создания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558156
Дата охранного документа: 27.07.2015
20.08.2015
№216.013.6ed0

Способ получения терагерцовых изображений раковых опухолей и патологий кожи

Изобретение относится к медицине, области нанотехнологий, в частности к усилению контраста и глубины зондирования при получении терагерцовых изображений раковых опухолей и патологий кожи с использованием наночастиц и лазерного нагрева. Способ включает введение плазмонно-резонансных композитных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559938
Дата охранного документа: 20.08.2015
12.01.2017
№217.015.6093

Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным никелевым сплавам для получения изделий, производимых методом металлургии гранул и предназначенных для работы при высоких нагрузках и температурах, например в газотурбинных двигателях. Сплав содержит, мас. %: углерод -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590792
Дата охранного документа: 10.07.2016
25.08.2017
№217.015.9c5d

Способ измерения скорости течения крови

Изобретение относится к измерительной технике и касается способа измерения скорости течения жидкости с рассеивающими свет частицами. Способ включает в себя освещение потока жидкости одновременно двумя пучками лазерного излучения и определение спектра мощности P(f) отраженного сигнала. Затем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610559
Дата охранного документа: 13.02.2017
Показаны записи 1-10 из 28.
10.01.2013
№216.012.1a53

Способ экспериментального моделирования стресс-индуцированного развития острого язвенного кровотечения

Изобретение относится к области экспериментальной медицины, в частности к гастроэнтерологии, и касается моделирования развития острого язвенного кровотечения. Для этого обеспечивают индуцированное последовательное воздействие на крыс путем хронического социального и иммобилизационного стрессов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472231
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2014
№216.012.9cdf

Способ моделирования развития мелкоочаговых мозговых геморрагий в коре головного мозга у новорожденных крыс

Изобретение относится к экспериментальной медицине и касается моделирования мелкоочаговых мозговых геморрагий у новорожденных крыс. Для этого новорожденных крыс в возрасте 3-х дней помещают в камеру и подвергают воздействию звука силой 70 дБ, частотой 110 Гц, на протяжении 60 минут. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505865
Дата охранного документа: 27.01.2014
20.10.2014
№216.012.fef7

Фотонно-кристаллический волновод для селективного пропускания оптического излучения

Изобретение относится к волоконной оптике. Фотонно-кристаллический волновод гексагональной формы содержит оболочку и полую сердцевину, в которую введен мультислой капилляров. Период и диаметр каналов мультислоя капилляров, близкими или много меньшими длины волны излучения требуемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531127
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.04.2015
№216.013.3eed

Многоканальный наконечник для экстракции нуклеиновых кислот, белков и пептидов

Группа изобретений относится к многоканальным устройствам, модифицированным нанослоями анилинсодержащих полимеров. Предложен многоканальный наконечник для выделения нуклеиновых кислот, белков, пептидов и способ изготовления многоканального элемента, входящего в состав многоканального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547597
Дата охранного документа: 10.04.2015
27.07.2015
№216.013.67eb

Металлодиэлектрическая структура и способ ее изготовления

Металл-диэлектрическая структура и способ ее изготовления относятся к электронной промышленности и электротехнике и может найти применение как в современных энергосберегающих системах, так и в компонентах, которые являются неотъемлемой частью современных процессоров, в частности для создания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558156
Дата охранного документа: 27.07.2015
20.08.2015
№216.013.6ed0

Способ получения терагерцовых изображений раковых опухолей и патологий кожи

Изобретение относится к медицине, области нанотехнологий, в частности к усилению контраста и глубины зондирования при получении терагерцовых изображений раковых опухолей и патологий кожи с использованием наночастиц и лазерного нагрева. Способ включает введение плазмонно-резонансных композитных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559938
Дата охранного документа: 20.08.2015
12.01.2017
№217.015.6093

Жаропрочный никелевый сплав для получения изделий методом металлургии гранул

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным никелевым сплавам для получения изделий, производимых методом металлургии гранул и предназначенных для работы при высоких нагрузках и температурах, например в газотурбинных двигателях. Сплав содержит, мас. %: углерод -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590792
Дата охранного документа: 10.07.2016
25.08.2017
№217.015.9c5d

Способ измерения скорости течения крови

Изобретение относится к измерительной технике и касается способа измерения скорости течения жидкости с рассеивающими свет частицами. Способ включает в себя освещение потока жидкости одновременно двумя пучками лазерного излучения и определение спектра мощности P(f) отраженного сигнала. Затем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610559
Дата охранного документа: 13.02.2017
25.08.2017
№217.015.a1b3

Чирпированный микроструктурный волновод и способ его изготовления

Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности к области производства оптического волокна. Чирпированное фотонно-кристаллическое волокно состоит из центральной волноведущей жилы и структурированной оболочки в виде массива капилляров, диаметры которых возрастают от центра к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606796
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.aa4d

Способ оценки количества гидроксильных групп на внутренней поверхности фотонно-кристаллического волновода

Изобретение относится к нанотехнологиям и может быть использовано для оценки количества гидроксильных групп на внутренней поверхности стеклянных фотонно-кристаллических волноводов с полой сердцевиной (ФКВ с ПС), в том числе с селективно запаянными внешними оболочками, используемых для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611573
Дата охранного документа: 28.02.2017
+ добавить свой РИД