Одномодовый двухслойный кристаллический инфракрасный световод



Владельцы патента RU 2504806:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (RU)

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.

 

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.

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 (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



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптоволоконной связи. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества световодов с непрозрачной защитной оболочкой и одним недоступным торцом ввода-вывода излучения.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконно-оптических гироскопах и других датчиках физических величин, а также в волоконных линиях связи и мощных волоконных технологических лазерах.

Изобретение относится к волоконной оптике. .

Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано в оптических усилителях, лазерах, спектральных фильтрах и телекоммуникационных сетях. .

Изобретение относится к волноводной и волоконной оптике и может быть использовано в волоконно-оптических датчиках искрения и электрической дуги. .

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконно-оптических системах передачи информации и при конструировании датчиков физических величин.

Изобретение относится к волноводной и волоконной оптике и может быть использовано для изготовления длиннопериодных волоконных решеток. .

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 бромид-йодида одновалентного таллия (TlBr0,46I0,54), при следующем соотношении компонентов, мас.%: бромид серебра - 91,0-61,0; твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 9,0-39,0. В оболочке расположены стержни диаметром 42-48 мкм на расстоянии 70-80 мкм между их центрами при следующем соотношении компонентов их состава, мас.%: бромид серебра - 92,0-64,5; твердый раствор (TlBr0,46I0,54) - 8,0-35,5. Технический результат - обеспечение работы на длине волны 10,6 мкм, обеспечение распространения только одной моды низшего порядка в пределах фундаментальной запрещенной зоны.
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 диаметрально противоположных сторон заготовки нарезают две канавки, производят высокотемпературное кругление заготовки и вытягивание волокна. Конструктивная оболочка состоит из кварцевого стекла, легированного добавками P2O5 и/или B2O3 и/или F в количестве, обеспечивающем снижение температуры сжатия и кругления на 100-150°C. Технический результат - увеличение наружного диаметра заготовки, снижение массоуноса кварцевого стекла и повышение производительности процесса.

Изобретение относится к области измерений кинематических параметров движущейся поверхности в быстропротекающих процессах. Технический результат - обеспечение возможности производить измерения кинематических параметров фиксированного участка (точки) движущейся поверхности. Для этого устройство содержит диэлектрический волновод в виде полого цилиндра с отверстиями в стенке для ввода расположенных на расстоянии δ друг относительно друга ОВЛС. Выводы ОВЛС размещены в цилиндрической втулке из материала волновода. Втулка установлена вплотную в полости волновода и выступает за его пределы на расстояние h. Напротив втулки соосно ей установлена оптическая линза. Расстояния δ и h выбраны из условия соизмеримости с заданной длиной волны радиоизлучения λ. Для обеспечения соосности ОВЛС и оптической оси линзы волновод установлен с возможностью юстировки соосности. Для защиты информационного радиоволнового излучения от паразитного отражения волновод установлен в трубку из пористого диэлектрического материала с низким значением диэлектрической проницаемости. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано в производстве микроструктурированных волоконных световодов, используемых в оптических усилителях, лазерах, спектральных фильтрах и телекоммуникационных сетях. Способ изготовления микроструктурированных волоконных световодов из заготовки, в которой верхний конец запаян. Вытяжка световодов производится со стороны нижнего нагреваемого конца заготовки. Для контроля и изменения структурных и физических параметров получаемых микроструктурированных волоконных световодов используется регулировка температуры верхней части заготовки от запаянного конца до входа в печь с помощью дополнительного нагревателя. Для получения микроструктурированных волоконных световодов с постоянным внешним диаметром, но с изменяющимися по заданному закону оптическими параметрами вдоль световода, используется изменение по заданному закону температуры дополнительного нагревателя в процессе вытяжки световода либо создается постоянный заданный профиль температуры в нем. Технический результат - расширение области применения способа благодаря возможности изготовления длинных световодов со стабильными внутренними структурными параметрами, высокой воспроизводимостью, легкостью контроля и управления параметрами световодов и возможностью изготавливать структуры световодов с отверстиями разных размеров. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

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 спектрального диапазона. Диаметр капилляров оболочки всегда больше диаметров каналов мультислоя. Технический результат - обеспечение возможности выделения спектральных компонент шириной менее 200 нм из потока оптического излучения широкополосного источника в пределах всего видимого диапазона длин волн. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к сенсорной системе, содержащей волновод. На части волновода содержится дифракционная решетка. Также волновод содержит покрытие, включающее полимер. Полимер содержит цепь, в которой присутствуют ароматическая группа и химическая группа, выбранная из группы сульфонильных групп, карбонильных групп, карбонатных групп, фторуглеродных групп, силоксановых групп, пиридиновых групп и амидных групп. Технический результат - высокая жесткость и высокая температурная стойкость. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 ил.

Группа изобретений относится к области волоконных световодов, стойких к воздействию ядерного и/или ионизирующего излучения. Волоконный световод получают методом химического осаждения кварцевого стекла из смеси исходных газообразных реагентов. Световод имеет сердцевину из нелегированного кварцевого стекла с малым содержанием хлора в стекле сердцевины за счет значительного избытка кислорода O2 над тетрахлоридом кремния SiCl4 при изготовлении. Технический результат - обеспечение повышенной радиационной стойкости световода в ближнем ИК-диапазоне за счет подавления радиационно-наведенного поглощения света. 5 н. и 27 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к улучшенному способу получения заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для волоконных инфракрасных световодов, включающему нанесение на кристалл-сердцевину из галогенида серебра кристаллической оболочки из кристаллического галогенида серебра с показателем преломления, меньшим, чем у кристалла-сердцевины, и термическую обработку. При этом оболочку на кристалл-сердцевину наносят путем ионообменной диффузии в ионообменном источнике, в качестве которого берут мелкодисперсный порошок галогенида серебра крупностью 1-20 мкм, диффузию проводят при температуре, близкой к температуре плавления кристалла-сердцевины, в атмосфере смеси паров галогенов, входящих в состав материала кристалла и порошка, взятых в равном соотношении при давлении 0,2-0,5 атм. Способ позволяет снизить оптические потери световодов, работающих в инфракрасной области спектра. 2 пр.

Изобретение относится к одномодовым оптическим волокнам, имеющим низкий коэффициент затухания. Оптическое волноводное волокно включает сердцевину и оболочку. Сердцевина включает в себя альфа-профиль, где альфа (α) больше 2,5 и меньше 3,0. Сердцевина и оболочка обеспечивают волокно с коэффициентом затухания менее 0,331 дБ/км на длине волны 1310 нм, коэффициентом затухания менее 0,328 дБ/км на длине волны 1383 нм, коэффициентом затухания менее 0,270 дБ/км на длине волны 1410 нм и коэффициентом затухания менее 0,190 дБ/км на длине волны 1550 нм. Также обеспечен способ изготовления оптического волокна. Технический результат - снижение коэффициента затухания и потерь на изгибе. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил., 5 табл.

Изобретение относится к методам химического парофазного осаждения для изготовления кварцевых световодов с малыми оптическими потерями. Согласно способу внутрь трубки заготовки волоконного световода вводят сухие, содержащие дейтерий газы, например пары диметилсульфоксида Д6. Легирование осаждаемых слоев стекла сердцевины и оболочки малыми добавками дейтерия производят как в процессе осаждения слоев, так и при высокотемпературном сжатии трубки. Технический результат - снижение оптических потерь световода и массоуноса заготовок, сокращение длительности процесса их изготовления. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-01-20 2014-01-17T17:35:11
Наверх