27.Спектральна залежність втрат в одномодовому світловоді.

О дной из важнейших оптических ха­рактеристик ВС. является коэффициент затухания. Потери ВС определяют длину ретрансляционного участка ВОЛС, т. е. расстояние, на которое можно переда­вать сигнал без усиления . Затухание света в ВС обусловлено рас­сеянием и поглощением света в матери­але, рассеянием, связанным с геометри­ей световода, с наличием соединений ВС .На рис. 1.2 приведена спектральная зависимость потерь в одномодовом ВС (а = 4,8 мкм; ), из­готовленном из германосиликатного стекла способом осаждения из газовой фазы. Максимумы поглощения на дли­нах волн 0,95; 1,25 и 1,39 мкм связаны с наличием примеси ионов ОН-. За ис­ключением этих максимумов, наблюдае­мая спектральная зависимость (сплошная кривая) хорошо согласуется с теорети­ческой, учитывающей вклад рэлеевского рассеяния (штриховая кривая) и ИК по­глощения (штрихпунктирная кривая) (рис. 1.2).

Аналогичные зависимости получены и для других ВС с низким уровнем по­терь, изготовленных способом осажде­ния из газовой фазы. Минимально достижимые значения коэффициента зату­хания определяются потерями на рас­сеяние: для мкм дБ/км; мкм дБ/км; мкм дБ/км. Средние значения коэф­фициента затухания при <1,1 мкм составляют 1—6 дБ/км, а при 1,1 мкм < < 1,6 мкм = 0,5 — 1 дБ/км.

28. Материалы, применяемые для изготовления волоконных световодов.

Для изготовления ВС для ВОЛС в ос­новном используются сле­дующие четыре класса материалов:

1. Оксидные стекла: а) многокомпо­нентные, в основном силикатные (для ВОЛС, работающих в интервале длин волн = 0,8—0,9 мкм); б) кварцевые, в том числе легированные (преимущест­венно для =0,8—1,8 мкм) и в) много­компонентные типа германатных (для = 1,6—4,5 мкм).

2. Безкислородные многокомпонент­ные стекла (для =2—20 мкм).

3. Моно- и поликристаллические мате­риалы (для = 2—20 мкм).

4. Полимерные, жидкостные материа­лы и реже газообразные среды.

На графике: r - длина волны n(r) – показатель преломления:

1. для материала: 13,5%GeO₂ + 86,5%SiO₂

2. для материала: SiO₂ 3 - для материала: 13,3%B₂O₃ + 86,7%SiO₂

29.Технологии изготовления световодов

Изготовление оптических волокон с малыми потерями обычно производится методами химического осаждения из газовой фазы или двойного тигля. Наибольшее применение нашел первый метод. Исходными материалами при этом методе являются хлориды кремния, бора, фосфора и германия. Одна из модификаций данного метода состоит в следующем. Поток хлоридов кремния и германия смешивается с кислородом и пропускается через кварцевую трубку диаметром 10—12 мм, разогреваемую до высокой температуры. В таких условиях происходит процесс окисления хлоридов и осаждение стекла на внутреннюю поверхность трубки. В простейшем случае осажденный слой стекла выполняет роль сердечника, а наружный слой кварца — роль оболочки. Для получения более высококачественных волокон между сердечником и оболочкой осаждается буферный слой стекла, что обеспечивает независимость характеристик распространения излучения от материала оболочки. Изменяя концентрацию хлорида германия, можно изменять значение показателя преломления осаждаемого стекла. Это используется для получения градиентных волокон. Увеличение показателя преломления сердечника достигается введением некоторых окислов, например GeО₂, P₂O₅. Для снижения же показателя преломления оболочки применяется примесь В₂О₃. Необходимый профиль показателя преломления достигается соответствующим регулированием скорости потока и концентрации газов в процессе осаждения. Затем трубка сжимается в стержень, из которого вытягивается волокно нужных размеров. Для предотвращения вариаций диаметра волокна с процессе вытягивания необходима хорошая стабилизация температуры и скорости вытягивания.

Надежность оптических волокон повышается путем нанесения в процессе вытяжки на них покрытия, защищающего от воздействия окружающей среды. В качестве материалов для защитных покрытий используются как диэлектрики, так и металлы (индий, олово, алюминий и Др.). Толщина металлических покрытий coставляет несколько микрометров.

Световоды для устройств интегральной оптики имеют значительно большее затухание. Как. правило, оно изменяется в пределах от ОД до 1 дБ/см и зависит от используемых материалов и технологических методов получения световода, Наиболее известны следующие методы: высокочастотное распыление, вакуумное нанесение, эпитаксиальное выращивание, пиролиз (химическое осаждение из паровой фазы), осаждение из раствора, обработка поверхности подложки различными видами излучений (ионами протонами и др.). Некоторые материалы, используемые в интегральной оптике, являются монокристаллами (например, ниобат или танталит литии). Получение из них высококачественных тонких волноводных пленок связано с большими трудностями. В таких случаях для получения световода на верхней поверхности монокристалла с помощью диффузии или ионного обмена создастся тонкий слой с более высоким показателем преломления.