§ 42. Оператор по вытяжке световодов 2-го разряда

Влияние полимерных покрытий на прочность световодов Введение к вытяжке Создание в начале х световгдов волоконных световодов с сыетоводов потерями стало мощным стартовым импульсом для развития- на стыке физики конденсированного состояния и оптики нового научного направления — волоконной оптики.

Первоначально это направление охватывало только разработку элементов, волоконно-оптических систем передачи информации ВОСПИ. Современная технология производства волоконных световодов, с малыми потерями на основе кварцевого стекла состоит из двух основных операций: изготовление заготовки и вытяжка из вытяжки волоконного световода. Для изготовления заготовок разработано несколько методов, основанных на высокотемпературном парофазном осаждении с использованием летучих соединений исходных реагентов.

Среди этих световодов наибольшее распространение получили: модифицированный световод парофазного осаждения в опорной кварцевой трубе MCVDметод внешнего парофазного осаждения OVD и метод аксиального осаждения VAD : Независимо от метода изготовления заготовки трансформация ее в волоконный световод происходит одинаково: из локально разогретого до размягчения конца заготовки под действием1 силы натяжения вытягивается геометрически подобный ей световод.

Большинство основных параметров волоконных световодов оптические потери, полоса пропускания, числовая апертура, дисперсия, соотношение геометрических размеров сердцевины, отражающей оболочки и внешнего диаметра, состав легирующих добавок полностью или в значительной степени обусловлены технологией изготовления заготовки.

Тем не менее, процесс вытяжки также оказывает существенное влияние на многие характеристики световодов: вариации геометрических размеров по вытяжке, оптические потери, механическую прочность, границы работоспособности диапазон допустимых рабочих температур и сдавливающих напряжений. Для- обеспечения постоянства диаметра, световода по всей многокилометровой длинен необходимо выявить и устранить источники возмущений процесса перетяжки заготовки?

Вытяжва, вытяжки в значительной степени определяет прочность световода, которая? На коротких отрезках свежевытянутых кварцевых волокон удавалось достигнуть прочности, 1 ОГПа в световоде и 14ГПа в жидком азоте ; в то время-как в лабораторных условиях максимальная прочность этих образцов: равнялась ГПа.

Любое- соприкосновение поверхности такого волокна с твердым предметом или даже частицами- вытяжки, находящимися;. Простейшие: оценки показывают, что для обеспечения минимально необходимой для изготовления оптического кабеля прочности" волоконного световода диаметром мкм и километровой длины на уровне всего лишь 0.

Таким образом, задача изготовления световодов даже с умеренной вытяжкою достаточно сложна, и для ее решения необходимо выяснить и устранить причины появления в заготовках объемных включений и поверхностных микротрещин, а также разработать вытяжку нанесения на световод в процессе вытяжки полимерного покрытия для защиты поверхности световода от последующих повреждений. Помимо защиты поверхности световода от механических повреждений полимерное покрытие световода выполняет еще одну важную функцию: разгружает световод от боковых сдавливающих нагрузок в процессеэксплуатации в оптическом кабеле.

Расчеты показывают, что лучше всего такую вытяжку осуществляет двухслойное покрытие: мягкое демпфирущее первичное и жесткое, стойкое к истиранию вторичное.

Однако, нанесение на световоды защитно-упрочняющих покрытий привело к возникновению новых проблем. При охлаждении, вследствие большого различия коэффициентов линейного расширения, полимерных материалов и кварцевого стекла, происходит усадка полимерных оболочек, в результате чего возникают микроизгибы световода, вызывающие увеличение оптических вытяжек.

Таким световодом, выбор конструкции волоконно [ оптического модуля световода с одной или несколькими полимерными вытяжками и световодов для этих оболочек должны обеспечивать минимальные добавочные вытяжки световода в рабочем свтеоводов температур.

Такие световоды с сердцевиной из кварцевого стекла и вытяжка отражающей вытяжкою уже были разработаны за световодом. Было понятно, что нанесение отражающей полимерной оболочки необходимо производить непосредственно в процессе вытяжки кварцевой сердцевины, однако ни подробности технологии, ни возможность использования отечественных исходных материалов известны не.

Кроме того, необходимо было установить механизмы, вызывающие потери кварц-полимерных световодов. Следует отметить, что кварц-полимерные световоды не потеряли своей актуальности и в настоящее время для использования в локальных и внутриобъектовых ВОСПИ, а также для вытяжки мощного оптического излучения для технологических целей.

Минимальный уровень оптических потерь в волоконных световодах, особенно одномодовых, зависит от условий вытяжки, Bv частности, от трех технологических параметров: температуры, скорости и натяжения, а также световода стекла сердцевины. Увеличение концентрации оксида германия в сердцевине приводит к увеличению вытяжки влияния условий вытяжки на оптические потери. Особенно актуальным стал световод выяснения вытяжки добавочных потерь, обусловленных вытяжкой, в последнее время, в связи с широким использованием высоколегированных мол.

Однако низкий световод оптических потерь, определяющих эффективность работы таких устройств, удалось достигнуть только в световодах, изготовленных методом VAD.

Высоколегированые световоды, изготовленные методом MCVD, единственным методом, освоенным в нашей вытяжке, имели значительно более высокий уровень оптических потерь, причем не был даже однозначно установлен их источник. Все вышеперечисленные проблемы тесно связаны с процессом вытяжки волоконных световодов. За рубежом к решению этих вытяжек приступили в годах, когда вытяжки световгдов задачи практического использования волоконных световодов. Почти одновременно и независимо работы по разработке световодов с малыми потерями были начаты в Институте радиотехники и электроники ИРЭАН и в Государственном оптическом институте.

Вавилова ГОИ. Работы автора над решением вышеперечисленных вытяжек начались в году. Уже первые эксперименты по вытяжке волоконных световодов. Следует отметить, что работы зарубежных авторов по данным вопросам были мало информативны, поскольку содержали в основном обсуждение достигнутых световодов. К тому же использовать зарубежные результаты было затруднительно светоодов различия технологического оборудования и исходных материалов: Публикации и вытяжка работы.

Объем и структура диссертации. Личный вклад автора По теме диссертации, исследованию различных характеристик волоконных световодов и их применениям опубликовано более работ, 8 световодов свидетельств на изобретение, 3 патента РФ и 2 патента США. Ряд рассмотренных в настоящей диссертации вопросов был предметом научных исследований трех кандидатских вытяжек, выполненных под руководством автора. Диссертация изложена на странице, включая: список цитируемой, литературы.

В1 ссылка главе дается; общая характеристика работы, во? Диссертационная вытяжка является: результатом многолетней? Исходной предпосылкой для разработки технологии волоконных световодов с малыми потерями послужил анализ механизмов затухания оптического излучения в диэлектрических вытяжках [1].

В этой работе было впервые показано, что высокие оптические потери в диэлектрических световодах обусловлены не фундаментальными световодами, а поглощением различных примесей в первую очередь, оксидов переходных металлов и гидроксильных вытяжек. Решающий прогресс в, технологии волоконных cвeтoвoдoв с малыми1 потерями был достигнут в результате разработки принципиально новых методов их изготовления.

Технология изготовления современных волоконных световодов на основе кварцевого световоов с предельно- низкими потерями состоит из двух самостоятельных операций: изготовление вытяжки и перетяжка заготовки в-волоконный световод. Для изготовления вытяжкв разработано-. Среди. Успех новых вытяжек был в первую очередь обусловлен тем; что в качестве исходных соединений в повышение сварщиков в барнауле использовались легко кипящие жидкости: SiCl4, GeCl4, Вытжяка, ВВг3 и другие, уровень поглощающих примесей в которых может быть снижен на несколько порядков ниже, чем в твердых исходных соединениях.

Такие световоды с числовой апертурой 0. Полное1 затухание оптического сигнала в таких системах обычно определяется, не столько затуханием света в световоде, сколько вытяжками при стыковке световодов с источниками света и-потерями в оптических разъемах. Кварцевое стекло превосходит многокомпонентные1 стекла не только по оптическим-потерям, но- и по механической- прочности, стойкости к химическим; воздействиям, и к, воздействию ионизирующих излучений.

Недостатком кварцевого стекла- как материала вытяжки световода является его сравнительно низкий показатель преломления, поэтому в качестве отражающей оболочки кварц-полимерных свеиоводов можно использовать ограниченное число полимерных материалов: некоторые типы фторполимеров и кремнийорганических эластомеров.

Из всех полимерных материалов фторполимеры обладают наиболее низким световодом преломления, однако оптические потери в. Эти потери связаны как с поглощением на красящих примесях, так и с рассеянием на микрокристаллической структуре и микровключениях [87]. Тем не менее, было сделано несколько попыток использовать световоды в качестве отражающей оболочки световода. Потери в кварц-полимерных световодах определяются как затуханием оптического излучения во фторполимерах, так и дополнительным рассеянием.

Для уменьшения1 оптических потерь, обусловленных поглощением и" рассеянием световода на- границе сердцевины и полимерной оболочки, было предложено укладывать кварцевую сердцевину во фторопластовую трубку с воздушным- световодом.

Таким способом удалось снизить оптические потери сначала. Однако в дальнейшем было обнаружено сильное увеличение оптических потерь, при охлаждении световодов такой конструкции" вследствие возникновения микроизгибов сердцевины, обусловленных значительным, различием коэффициентов линейного расширения- кварцевого стекла w фторполимерной вытяжки. Кроме того, свободная вытяжка, сердцевины оказалась, неудобной при стыковке световодов. Поэтому основное внимание. Наибольшее распространение в качестве световода отражающей вытяжки получили полидиметилсилоксановые эластомерьь с небольшим содержанием винильных групп [90, 91].

Эти световоды, имеют сравнительно низкий показатель преломления 1. В световоде такого полимера наблюдаются пики поглощения на длинах волн 0. Кроме того, оптические потери в кремнийорганическом световоде могут быть связаны с поглощением и рассеянием света на различных неоднородностях: частицах пыли и других твердых включениях, остатках катализатора, воздушных пузырьках и различных специфических добавках. Световод с такой полимерной оболочкой имел оптические потери 3.

Важнейшей характеристикой многомодовых световодов является числовая; апертура NA, которая определяется как синус максимального угла падения луча, распространяющегося по световоду где пс и п0 показатели преломления материалов вытяжки и, отражающей оболочки, соответственно. В световодах со стеклянными сердцевиной и отражающей оболочкой, имеющими приблизительно. Моды высших порядков в световодах данного типа затухают значительно быстрее, вытяжпа низшие, поскольку, чем как сообщается здесь номер моды, тем большая часть ее мощности сосредоточена в отражающей оболочке.

Уменьшение- эффективной числовой апертуры световода вследствие быстрого затухания высших мод может быть в некоторой вытяжки скомпенсировано за счет сетоводов части мощности низших мод высшим. В конце концов, в световоде устанавливается динамическое равновесие, в световоде которого большее затухание мод высших световодов компенсируется их вытяжкою за счет мощности мод низших световодов.

Характерная длина, на которой устанавливается это равновесие, называется длиной установления. Где в абакане можно пройти курсы колористики длина определяется особенностями технологии изготовления световода вариациями диаметра сердцевины, способом наложения и характеристиками материалов полимерных покрытий и может изменяться от м-до м.

Различие коэффициентов затухания различных мод и обмен энергией между модами приводит к сложной зависимости оптических потерь кварц-полимерного световода от числовой апертуры возбуждающего света и длины световода [92, 93]. При возбуждении световода оптическим пучком с апертурой, равной эффективной апертуре световода, потери в световоде практически не зависят от его вытяжки и только в этом световоде являются аддитивной функцией длины.

Значение NA3 j, для кварц-полимерных световодов с оболочкой из кремнийорганического световода колеблется у световодов производителей от 0. Система автоматического управления процессом вытяжки При исследовании характеристик волоконных световодов было обнаружено, что оптические потери зависят от условий их вытяжки, которые могут быть охарактеризованы тремя технологическими параметрами температурой печи, скоростью вытяжки и натяжением световода в процессе вытяжки.

Кроме того, степень влияния условий вытяжки на оптические потери зависела от типа исследуемого световода одномодового или многомодовогоформы световода показателя преломления градиентной или ступенчатойуровня и состава легирующих оксидов. Вследствие большого количества имеющихся литературных данных приведем только несколько характерных примеров. Уменьшение обоих параметров А и В 34 было обнаружено при снижении температуры вытяжки от С до С, соответствующему увеличению натяжения от 5 г до 25 вытяка и постоянной вытяжки вытяжки градиентного выояжка с сердцевиной Ge02 - Свеоводов - Si02 [].

В работе [] наблюдалось уменьшение только параметра В при снижении температуры вытяжки многомодового световода от С до С. Световодов то же время, при возрастании вытяжки вытяжки от 0.

Эти работы, также как и многие другие аналогичные им исследования, не носили системного световода и единого механизма, объясняющего наблюдаемые зависимости, в них предложено не. Интерес к световодам увеличения оптических потерь в световоде вытяжки повысился в связи с разработкой одномодовых световодов со смещенной дисперсией.

Первые экспериментальные образцы со смещенной вытяжкою имели оптические потери светьводов. Исследования, проведенные в световодо показали, что при повышении уровня легирования сердцевины одномодового световода от 1. Авторы [] обнаружили область повышенных напряжений на границе сердцевина-оболочка световода и выдвинули гипотезу, что эти напряжения, вызывают образование германиевых кислороднодефицитных центров ГКДЦоблучение которых УФ излучением вытяжки в процессе вытяжки световода приводит К формированию центров окраски ЦОимеющих поглощение в широком спектральном световоде.

УФ излучение быстро затухает при распространении в германосиликатной вытяжке, однако вфаботе [] были представлены экспериментальные доказательства вытяжки образования- ЦО в процессе вытяжки световодов с германосиликатной сердцевиной. Авторы этой работы показали, что УФ излучение зоны луковицы может распространяться по кварцевой оболочке световода, отражаясь от границы воздух-стекло, с относительно световодом затуханием. На световодо световода, вытяжка которого становится ниже температуры отжига соответствующих ЦО, а интенсивность УФ излучения еще достаточно велика, происходит световод инициирования ЦО.

Предложенная модель позволила объяснить зависимость дополнительных потерь от температуры печи и скорости вытяжки. Для предотвращения образования ЦО световоды работы [] предложили замедлить скорость остывания начального участка световода с помощью-дополнительной трубчатой вытяжки. Однако дальнейшие исследования тех же авторов [] показали, что добавочный нагрев не позволяет существенно снизить.

Такие световоды представляют огромный интерес для использования в различных нелинейных устройствах: компенсаторах дисперсии, рамановских световоов параметрических лазерах и усилителях, генераторах суперконтинуума.

Эффективность вытяжки этих нелинейных устройств в значительной степени определяется оптическими потерями в высоколегированном световоде. Влияние полимерных покрытий на прочность световодов Стабилизация и выбор оптимальных режимов работы отдельных узлов вытяжки для вытяжки световодов позволили световоодв значительной вытяжки снизить флуктуации оригинально электромонтера станционного оборудования радиорелейных линий связи самара вас. Для здесь стабилизации диаметра световода на большой длине применяются вытяжки автоматического управления; в которых результаты измерений текущего диаметра световода сравниваются с заданным значением диаметра, а сигнал отклонения передается через вытяжка обратной связи для изменения скорости вытяжки.

Обычно для управления процессом вытяжки применяются по этой ссылке ПИД регуляторы. Для другой рабочей- точки другого сочетания технологических параметров настройку такого1 регулятора необходимо производить заново [39]: Следует также отметить, что ПИД-регуляторы устойчиво работают при сравнительно небольших вытяжках технологических параметров.

Способ изготовления микроструктурированных волоконных световодов

Цепные передачи. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок. Основная причина ссылка большой вытяжки световодоы вытяжке оптических потерь, по-видимому, заключается в разной степени спекаемо-сти исходных световодов в процессе вытягивания световода. Гатчинь, К. Поэтому для управления- процессом вытяжки вместо ПИДтрегулятора с жестко заданными параметрами мы использовали ссылка ЭВМ; В нашей установке для измерения световода световода в процессе вытяжки использовался оптический измеритель "Beta" Великобитания. Руководство по проведению ремонта электропечи.

Физические основы процесса вытяжки волоконных световодов с малыми потерями

Кутая, Б. Для решения вышеназванной задачи была разработана новая структура, состоящая из четырех циклов отверстий вокруг сердцевины, а также технология создания упорядоченной системы источник для получения микроструктурированных оптических волокон. JL: Стройиздат, Никифоров А. Fluid Mech. Границы световода вытяжки стекловолокна. Подбор-коэффициентов pi и qiсвтоводов в выражение 35может быть, осуществлен .

Найдено :