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 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 инфракрасным (ИК) световодам с большим диаметром поля моды, которые востребованы для изготовления волоконных лазеров и сенсоров, усилителей, волоконно-оптических кабелей среднего и дальнего ИК-диапазона спектра, предназначенных для молекулярного анализа в различных областях техники.

Распространение излучения в одномодовом световоде сосредоточено в малом диаметре сердцевины на большой длине световода. Это приводит к возрастанию нелинейно-оптических эффектов и искажению спектра импульса. Нелинейность световода можно снизить за счет увеличения диаметра поля моды и уменьшения длины световода [Семенов С.Л., Егорова О.Н., Косолапов А.Ф. и др. Световоды с фотонной запрещенной зоной и большим диаметром поля моды. Научно-технический журнал «Фотон-Экспресс». 2009. №6. С.25-26].

Известны наноструктурные кристаллические световоды с фундаментальными оптическими потерями на длинах волн 7-12 мкм [Бутвина Л.Н., Бутвина А.Л., Дианов Е.М., Загороднев В.Н., Личкова Н.В. Наноструктурные кристаллические световоды с фундаментальными оптическими потерями на длинах волн 7-12 мкм. Научно-технический журнал «Фотон-Экспресс». 2011. №6. С.204-205]. Диаметр наноструктурного световода 500 мкм, длина 20 м, состав 50AgCl - 50AgBr. Но этот световод является многомодовым.

Известны нано- и микрокристаллические ИК-световоды на основе кристаллов твердых растворов Ag1-xTlxBr1-yIy; Ag1-xTlxClyIzBr1-y-z [Чазов А.И., Жукова Л.В., Корсаков А.С., Врублевский Д.С., Корсакова Е.А. Исследование и разработка нано- и микрокристаллических ИК-световодов. Научно-технический журнал «Фотон-Экспресс». 2011. №6. С.200-201]. Но авторы не указывают структуру световода, т.е. отношение диаметра вставок (стержней) к расстоянию между ними, а также их связь с размером поля моды. Кроме того, не указаны фундаментальные характеристики световода - числовая апертура, диаметр поля моды, разность показателей преломления материалов вставок (стержней) и матрицы.

Наиболее близким техническим решением является световод с фотонной запрещенной зоной и большим диаметром поля моды [Семенов С.Л., Егорова О.Н., Косолапов А.Ф. и др. Световоды с фотонной запрещенной зоной и большим диаметром поля моды. Научно-технический журнал «Фотон-Экспресс». 2009. №6. С.25-26]. Оболочка световода состоит из кварцевого стекла, в котором расположены в гексагональном порядке стержни из легированного кварцевого стекла, а сердцевина, как и оболочка, состоит только из чистого кварцевого стекла. Для получения большого диаметра поля моды авторы использовали отношение (менее 0,4) диаметра стержней (элементов) оболочки (d) к расстоянию между ними (Δ). Это позволяет получать малую числовую апертуру сердцевины при большом диаметре поля моды. Но такие световоды работают в ближнем ИК-диапазоне спектра, т.е. от 0,8 до 1,6 мкм (см. рис.2 [Семенов С.Л., Егорова О.Н., Косолапов А.Ф. и др. Световоды с фотонной запрещенной зоной и большим диаметром поля моды. Научно-технический журнал «Фотон-Экспресс». 2009. №6. С.25-26]).

Задачей изобретения является получение инфракрасных световодов для работы на длине волны 10,6 мкм с большим диаметром поля моды, сердцевина и оболочка которых изготовлены из кристаллов на основе AgBr, содержащего твердый раствор (TlBr0,46I0,54), а стержни выполнены из тех же кристаллов, но другого состава.

Поставленная задача решается за счет того, что инфракрасный световод с большим диаметром поля моды имеет сердцевину диаметром 98-112 мкм, изготовленную 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

а в оболочке, выполненной из тех же кристаллов и того же химического состава, расположены стержни диаметром 42-48 мкм на расстоянии 70-80 мкм между их центрами и состава при следующем соотношении компонентов, мас.%:

бромид серебра 92,0-64,5
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) 8,0-35,5

В световодах такой структуры и состава распространяется только одна мода низшего порядка в пределах фундаментальной запрещенной зоны.

Преимущества перед прототипом:

1. Новый световод предназначен для работы на длине волны 10,6 мкм (CO2-лазер), а в прототипе - от 0,8 до 1,6 мкм.

2. Новая структура световода, а именно стержни диаметром от 42 до 48 мкм, расположенные в оболочке на расстоянии между их центрами от 70 до 80 мкм, позволяет получать большой диаметр поля моды - 98-112 мкм - при сохранении одномодового режима работы.

3. Благодаря определенным химическим составам сердцевины, оболочки и расположенных в оболочке стержней режим работы световода является полностью одномодовым в пределах фундаментальной запрещенной зоны.

Пример 1

Для работы на длине волны 10,6 мкм изготовили ИК-световод с диаметром сердцевины 98 мкм состава, мас.%:

бромид серебра 91,0
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) 9,0

Оболочка световода имеет тот же состав. В нее помещены в гексагональном порядке стержни диаметром 42 мкм на расстоянии между их центрами 70 мкм, которые изготовлены из кристаллов состава, мас.%:

бромид серебра 92,0
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) 8,0

Отношение диаметра стержней к расстоянию между их центрами составляет . Разность показателей преломления между сердцевиной и вставками составляет Δn=0,006. Числовая апертура NA=0,12, угол ввода электромагнитного излучения в световод - 14° при нормализованной частоте V=1,95. Проведена съемка торца световода; излучение на выходе из сердцевины имеет вид гауссовской функции, что указывает на распространение одной фундаментальной моды, т.е. подтверждает одномодовый режим работы световода на длине волны 10,6 мкм.

Пример 2

Методом экструзии изготовили световод с диаметром сердцевины 105 мкм. Сердцевина и оболочка имеют состав, мас.%:

бромид серебра 78,0
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) 22,0

В оболочку помещены стержни диметром 45 мкм на расстоянии между их центрами 75 мкм и состава, мас.%:

бромид серебра 79,7
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) 20,3

Фундаментальные характеристики световода следующие: Δn=0,005, NA=0,11, угол ввода в световод - 13° при V=2,11, и отношение диаметра стержней к расстоянию между их центрами составляет . Световод работает на длине волны 10,6 мкм; в нем распространяется одна мода низшего порядка, что подтверждает одномодовый режим работы.

Пример 3

Получен световод с диаметром сердцевины 112 мкм для работы на длине волны 10,6 мкм. Сердцевина имеет следующий состав, мас.%:

бромид серебра 61,0
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) 39,0

Оболочка, представленная кристаллической матрицей такого же состава, что и сердцевина, в которой в гексагональном порядке размещены стержни диаметром 48 мкм с расстоянием в 80 мкм между их центрами. Стержни имеют состав, мас.%:

бромид серебра 64,5
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) 35,5

Световод обладает следующими фундаментальными характеристиками:

разность показателей преломления Δn=0,003, числовая апертура NA=0,10, угол ввода в световод - 13° при V=2,20. Отношение диаметра стержней к расстоянию между их центрами составляет . При съемке торца световода электромагнитное излучение в поперечном его сечении подчиняется гауссовскому закону распределения энергии, что подтверждает одномодовый режим работы кристаллического ИК-световода.

При изготовлении ИК-световода с составом сердцевины и оболочки менее 9 мас.% или более 39 мас.% твердого раствора (TlBr0,46I0,54) в бромиде серебра, а также при изготовлении стержней диаметром менее 42 мкм или более 48 мкм и расстоянием между их центрами менее 70 мкм или более 80 мкм и составом соответственно менее 8 мас.% или более 35,5 мас.% твердого раствора (TlBr0,46I0,54) в бромиде серебра не удается достигнуть одномодового режима работы ИК-световода.

Технический результат позволяет получать инфракрасный световод с большим диаметром поля моды (98-112 мкм), который достигается за счет размещения в матрице определенного состава стержней, имеющих другой состав и диаметр 42-48 мкм с расстоянием в 70-80 мкм между их центрами. Благодаря такой структуре и можно получать малую числовую апертуру сердцевины при большом диаметре поля моды. ИК-световод является одномодовым при работе на длине волны 10,6 мкм (CO2-лазер) в пределах фундаментальной запрещенной зоны.

Инфракрасный световод с большим диаметром поля моды, включающий сердцевину и оболочку, состоящую из стержней, расположенных в гексагональном порядке, отличающийся тем, что сердцевина световода 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

а в оболочке, выполненной из тех же кристаллов и того же химического состава, расположены стержни диаметром 42-48 мкм на расстоянии 70-80 мкм между их центрами и состава при следующем соотношении компонентов, мас.%:
бромид серебра 92,0-64,5
твердый раствор (TlBr0,46I0,54) 8,0-35,5



 

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

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 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 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.

Изобретение относится к волоконной оптике. Оптическое волокно включает не содержащую Ge сердцевину с центральной областью, первой кольцевой областью, легированной фтором второй кольцевой областью и оболочкой. Профиль относительного показателя преломления оптического волокна выбран для обеспечения затухания не более 0,175 дБ/км на длине волны 1550 нм. Волокно дополнительно содержит первичное покрытие, имеющее модуль Юнга менее 1,0 Мпа, и вторичное покрытие, имеющее модуль Юнга свыше 1200 МПа. Технический результат - большая эффективная площадь и низкое затухание. 19 з.п. ф-лы, 14 табл., 23 ил.

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, при следующем соотношении компонентов, мас.: бромид серебра - 91,0-61,0; твердый раствор - 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 - 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.

Наверх