×
14.06.2018
218.016.61e2

Способ изготовления фоторефрактивых световодов

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления кварцевых волоконных световодов с сердцевиной из фоторефрактивного стекла для изготовления волоконных брегговских решеток (ВБР). В способе изготовления фоторефрактивных световодов MCVD для повышения фоточувствительности сердцевину легируют не менее 13 и не более 20 мол. % диоксидом германия и 1-2,2 масс. % фтора, а вытягивание волокна производят при температуре нагрева заготовки 2000-2050°С. Технический результат – повышение фоторефрактивных свойств фторгерманосиликатных волоконных световодов. 3 табл., 3 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления кварцевых волоконных световодов (ВС) с сердцевиной из фоторефрактивного стекла для изготовления волоконных брегговских решеток (ВБР).

Одним из наиболее распространенных способов изготовления кварцевых фоторефрактивных ВС является модифицированный метод химического парофазного осаждения (MCVD) стеклообразных слоев оболочки и сердцевины на внутреннюю поверхность трубки из кварцевого стекла с последующим высокотемпературным сжатием трубки в штабик-заготовку. Фоточувствительность световодов обеспечивается повышенным содержанием в сердцевине GeO2 (более 10 мол. %) и восстановительной атмосферой внутри трубки в процессе ее сжатия.

Однако такая технология фоторефрактивных ВС имеет ряд недостатков:

- в процессе высокотемпературного сжатия заготовки в ее сердцевине образуются пузыри из-за высокого равновесного давления GeO,

- повышенное содержание GeO2 в сердцевине одномодовых ВС предопределяет ее малый диаметр, создавая проблемы при стыковке со стандартными световодами,

- слабая фоторефрактивность таких ВС создает технологические проблемы при формировании в них брегговских решеток.

Для устранения этих недостатков германосиликатных ВС в сердцевину дополнительно вводят бор, а высокотемпературное сжатие заготовки производят в окислительных условиях (Патент US №6229945, опубл. 08.05.2001, МПК: С03С 13/04, С03В 19/14, С03С 4/04).

Недостатком этого способа изготовления фоторефрактивных ВС является высокий уровень оптических потерь (более 100 дБ⎪км) на длине волны 1550 нм, соответствующей спектральной области особой прозрачности кварцевого стекла. Такое ослабление излучения обусловлено его поглощением колебаниями атомов В-О в сетке стекла.

Наиболее близкий к предлагаемому техническому решению способ изготовления ВС, принятый нами за прототип (Патент US №6993241 «Волоконно-оптические Брегговские решетки», опубл. 13.01.2006, МПК G02B 6/00, С03С 25/62, С03С 13/04), заключается в изготовлении MCVD методом заготовки ВС на основе кварцевого стекла с введением в сердцевину не менее 6 мол. % GeO2 и не менее 0,9 масс. % фтора с последующим вытягиванием волокна. Такой фоторефрактивный световод на длине волны 1550 нм обладает существенно меньшими оптическими потерями по сравнению с ВС, легированным бором.

Недостаток этого метода заключается в том, что специфика структурных преобразований фторгерманосиликатного стекла, определяющая его фоторефрактивные свойства, существенно зависит от условий вытягивания волокна. Однако параметры этого процесса не оптимизированы в части выбора состава сердцевины и температуры вытягивания ВС.

Задача настоящего изобретения состоит в повышении фоторефрактивных свойств фторгерманосиликатных ВС.

Технический результат достигается путем оптимизации состава сердцевины и температуры вытягивания ВС.

Поставленная задача решается новым способом, включающем изготовление MCVD методом заготовки на основе кварцевого стекла с сердцевиной, легированной диоксидом германия и 1-2,2 масс. % фтора, в котором, в отличие от прототипа, содержание GeO2 в сердцевине не менее 13 и не более 20 мол. %, а вытягивание волокна производят при нагреве заготовки до 2000-2050°С.

При содержании GeO2 в сердцевине менее 13 мол. % увеличиваются оптические потери при изгибе волокна и снижается фоточувствительность ВС, а при содержании более 20 мол. % резко растут оптические потери на малоугловое рассеяние. Введение в стекло сердцевины фтора более 2,2 масс. % невозможно, так как требует создания давления газообразного SiF4 более 1 атм при осаждении слоев фторгерманосиликатного стекла сердцевины.

Диапазон температур нагрева заготовки при вытягивании ВС соответствует максимальному фоторефрактивному эффекту. Вытяжка волокна при температуре менее 2000°С приводит к резкому снижению прочности световодов, а превышение верхнего температурного предела существенно снижает их фоторефракцию. Для таких световодов показатель преломления сердцевины зависит от температуры вытягивания, что существенно влияет на длину отсечки высшей моды одномодовых световодов, определяя тем самым необходимость узкого диапазона температур нагрева заготовки при вытягивании волокна.

Совокупность изложенных признаков и анализ отличий от прототипа по существующему уровню техники позволяет сделать вывод о «новизне» и «изобретательском уровне» нового способа.

Для подтверждения обоснованности нового технического решения изготовлены и испытаны ВС следующим образом.

Пример 1. На основе трубки из кварцевого стекла марки F 300 методом MCVD получена заготовка для одномодового ВС в виде стержня длиной 600 мм и диаметром ≈12 мм с сердцевиной диаметром ≈0,5 мм из кварцевого стекла, содержащего 13 мол. % GeO2 и 1 масс. % фтора и окружающей сердцевину изолирующей оболочкой диаметром ≈6 мм, легированной 0,2 масс. % фтора и 1,5 мол. % Р2О5. Содержание фосфора и фтора определяли на сканирующем электронном микроскопе Quanta 200 в комплекте с рентгеновским микроанализатором EDAX. Содержание GeO2 оценивали на основании измерения радиального профиля показателя преломления (ПП) в заготовке, с учетом его уменьшения фтором, используя коэффициенты рефракции - 0.005/масс. % F и 0.0015/мол. % GeO2. Разность ПП сердцевины и оболочки составляла 0.015, при этом фтор по расчетам снижал ПП на 0.005.

Из заготовки вытягивали волокно диаметром 125 мкм при 4-х разных температурах со скоростью 60 м/мин и одновременно наносили УФ отверждаемое эпоксиакрилатное покрытие толщиной ≈45 мкм.

Запись ВБР производили УФ излучением KrF эксимерной лазерной системы (длина волны излучения ≈248 нм) Optosystems CL-7550 с использованием интерферометра Тальбота. При формировании решетки длиной 5 мм плотность энергии импульса на световод составляла 70 мДж/см2, частота следования ≈10 Гц, время экспозиции одна минута.

Результаты измерений, представленные в Таблице 1, свидетельствуют о том, что температура вытягивания одномодовых ВС существенно влияет на эффективность записи ВБР, которая оценивается количественно коэффициентом отражения в процентах на длине волны 1550 нм.

Пример 2. Заготовки световодов изготовлены в соответствии с описанием примера 1, но отличались содержанием фтора и GeO2 в сердцевине, а также и ее диаметром, определяющим одномодовый режим распространения излучения на длине волны 1550 нм. Разность ПП сердцевины и оболочки была на уровне 0,023.

Световоды вытягивали при оптимальной температуре, равной 2000°С. Результаты измерения коэффициентов отражения ВБР, свидетельствует о том, что повышение содержания фтора и германия в сердцевине ВС по сравнению с примером №1 приводит к усилению фоточувствительности стекла (Таблица 2).

Пример 3 выполнен в качестве контрольного эксперимента. Заготовки ВС изготовлены в соответствии с описанием примера 1, но отличались содержанием фтора и GeO2 в сердцевине и ее диаметром, определяющим одномодовый режим распространения излучения на длине волны 1550 нм. Световоды вытягивали при оптимальной температуре, равной 2000°С.

Результаты по измерению коэффициентов отражения ВБР, свидетельствует о том, что снижение содержания фтора и германия в сердцевине ВС по сравнению с примером 1 приводит к ослаблению фоточувствительности стекла (Таблица 3).

Изложенные сведения подтверждают очевидную промышленную применимость способа изготовления кварцевых фоторефрактивных волоконных световодов с достижением заявленного технического результата.

Способ изготовления фоторефрактивных световодов, включающий изготовление MCVD методом заготовки на основе кварцевого стекла с сердцевиной, легированной диоксидом германия и 1-2,2 масс. % фтора, и последующее вытягивание волоконных световодов, отличающийся тем, что легирование сердцевины диоксидом германия осуществляют в количестве от 13 до 20 мол. %, а вытягивание волоконных световодов производят при температуре нагрева заготовки 2000-2050°C.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-7 из 7.
10.05.2018
№218.016.4500

Способ изготовления заготовки для вытягивания кварцевых волоконных световодов

Изобретение относится к способам изготовления заготовок для вытяжки кварцевых световодов. Техническим результатом является повышение прочности длинномерных отрезков кварцевых световодов. Способ изготовления заготовки для вытягивания кварцевых волоконных световодов, включающий процесс осаждения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649989
Дата охранного документа: 06.04.2018
10.05.2018
№218.016.4e74

Способ получения кварцевой керамики

Изобретение относится к технологии керамических материалов из кварцевой керамики с повышенной прочностью на изгиб, позволяющей изготавливать керамические экраны для приборов разного назначения и огнеупорные керамические изделия. Технический результат изобретения - повышение механической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650970
Дата охранного документа: 20.04.2018
11.06.2018
№218.016.613a

Способ приготовления шихты для варки окрашенных оптических стекол для светофильтров

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к способам приготовления шихты для производства оптического, окрашенного в массе стекла. Технический результат - обеспечение стабильности технологического процесса при производстве окрашенного оптического стекла с заданными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657049
Дата охранного документа: 08.06.2018
10.07.2018
№218.016.6ee6

Стеклокристаллический материал с высоким модулем упругости и способ его получения

Изобретение относится к стеклокристаллическим материалам. Стеклокристаллический материал содержит кристаллические фазы кордиерита и силиката иттрия и изготовлен из стекол составов в мол. %: SiO 46-52, АlO 15-18, MgO 15-18, ТiO 8-16, YO 4-8. Способ включает синтез стекол состава в мол. %: SiO...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660672
Дата охранного документа: 09.07.2018
19.01.2019
№219.016.b1d4

Кварцевое оптическое волокно с оловянным покрытием

Изобретение относится к волоконной оптике. Волокно включает сердцевину и светоотражающую оболочку из кварцевого стекла с нанесенным на нее оловянным покрытием. Оловянное покрытие модифицировано висмутом в пропорции BiSn, где х=99,5±0,05 масс. %. Толщина стабилизированного оловянного покрытия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677499
Дата охранного документа: 17.01.2019
13.06.2019
№219.017.8146

Конструкция горелки для получения кварцевого стекла из жидких кремнийорганических соединений

Изобретение относится к горелке для получения кварцевого стекла. Техническим результатом является упрощение конструкции. Конструкция горелки для получения кварцевого стекла из жидких кремнийорганических соединений представляет собой многотрубчатую систему, которая включает последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691216
Дата охранного документа: 11.06.2019
23.05.2023
№223.018.6f2a

Фотоактивная кювета

Изобретение относится к технологии очистки и обеззараживания воздуха и водных сред и оптическим элементам медицинской техники. Предложена фотоактивная кювета, представляющая собой проточное устройство, выполненное в виде емкости трубчатой структуры из кварцевого стекла, образованной сквозными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002747332
Дата охранного документа: 04.05.2021
Показаны записи 1-10 из 26.
20.03.2013
№216.012.2f92

Способ химического травления труб из кварцевого стекла

Способ химического травления труб из кварцевого стекла относится к волоконной оптике, в частности к технологии производства волоконных световодов модифицированным методом химического парофазного осаждения. Изобретение решает задачу по снижению величины окружной разнотолщинности опорных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477713
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.04.2013
№216.012.3676

Способ изготовления труб из кварцевого стекла

Способ изготовления труб из кварцевого стекла относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления точноразмерных труб из кварцевого стекла, необходимых для производства волоконных световодов, используемых в линиях связи, волоконно-оптических датчиках и лазерной технике....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479495
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.04.2014
№216.012.b0fc

Способ изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов

Изобретение относится к волоконной оптике и может быть использовано для изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов. Согласно способу получают цилиндрическую заготовку MCVD методом, которая содержит сердцевину, низковязкую напрягающую оболочку и конструктивную оболочку. С...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511023
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.01.2015
№216.013.1e16

Волоконно-оптическое устройство для измерения напряженности электрического поля

Изобретение относится к измерительным устройствам на основе волоконно-оптических фазовых поляриметрических датчиков. Оптимизация структуры датчика, обуславливающая возникновение разноименной модуляции показателя преломления при подаче на двухканальный модулятор разности фаз напряжения одной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539130
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.03.2016
№216.014.bf13

Mcvd способ изготовления заготовок для одномодовых световодов

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления высокоапертурных одномодовых волоконных световодов с германосиликатной сердцевиной. Технический результат изобретения заключается в снижении оптических потерь световодов. MCVD способ изготовления заготовок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576686
Дата охранного документа: 10.03.2016
27.08.2016
№216.015.4f2f

Способ контроля параметров сигнала волоконно-оптического интерферометрического фазового датчика с перестраиваемым источником оптического излучения

Способ контроля параметров сигнала волоконно-оптического интерферометра фазового датчика с перестраиваемым источником оптического излучения включает в себя измерение амплитуды контролируемого интерферометрического сигнала, по которому судят о текущем значении глубины фазовой модуляции, ее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595320
Дата охранного документа: 27.08.2016
12.01.2017
№217.015.635d

Волоконно-оптический гироскоп

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконно-оптических гироскопах интерферометрического типа. Технический результат заключается в компенсации оптических шумов источника излучения, а также уменьшении дрейфа сигнала ВОГ за счет уменьшения амплитуды волн...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589450
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.8472

Способ контроля спектральных параметров волоконной брэгговской решетки

Изобретение относится к области волоконной оптики и касается способа контроля спектральных параметров волоконной брэгговской решетки (ВБР). Способ включает в себя облучение ВБР излучением перестраиваемого поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором (VCSEL), измерение отраженного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602998
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8895

Акустооптический волоконный кабель и способ его изготовления

Изобретения относятся к области акустических измерений и касаются акустооптического кабеля. Кабель включает в себя несколько секций волоконно-оптических акустооптических сенсоров. Сенсоры включают в себя оптико-электронный модуль, оптически соединенный с расположенным внутри полимерной основы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602422
Дата охранного документа: 20.11.2016
26.08.2017
№217.015.ddc8

Волоконно-оптическое интерферометрическое устройство для регистрации фазовых сигналов

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при создании волоконно-оптических интерферометрических датчиков для регистрации фазовых сигналов (вибраций, акустических воздействий). Изобретение решает задачу создания волоконно-оптического интерферометрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624837
Дата охранного документа: 07.07.2017
+ добавить свой РИД