Спектроскопические свойства германосиликатного стекла и фоточувствительных волоконных световодов на его основе
Диссертация
Проведен анализ оптических потерь в одномодовых и маломодовых световодах с сердцевиной из высоколегированного германосиликатного стекла (более 15 мол.% ОеОг), изготовленных по стандартной MCVD технологии. Избыточные потери, увеличивающиеся с ростом концентрации GeC>2, в одномодовых световодах составляют не менее 1.5 дБ/км на 1.55 мкм при концентрации GeC>2 20 мол.% и в видимой и ближней ИК… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. 1. Методы изготовления световодных преформ и волоконных световодов. Основные легирующие добавки
- 1. 2. Собственные и избыточные оптические потери в волоконных световодах ' ' '
- 1. 3. Спектроскопические свойства германосиликатного стекла
- 1. 3. 1. Германиевые кислородно-дефицитные центры и их модели
- 1. 3. 2. Фото- и у-индуцированные центры окраски
- 1. 3. 3. Дефекты вытяжки 21 1.4 .Фоторефрактивный эффект
- 2. 1. Спектроскопия оптического поглощения
- 2. 2. Люминесценция
- 2. 3. Рассеяние в волоконных световодах
- 2. 4. Спектры ЭПР
- 2. 5. у и УФ облучение
- 3. 1. Влияние кодопинга и технологических условий на оптические потери
- 3. 2. Доля рассеяния в оптических потерях
- 3. 3. УФ поглощение и пространственное распределение ГКДЦ
- 3. 4. Микронеоднородности распределения германия
- 3. 5. Интерпретация результатов
- 3. 6. Экспериментальная проверка методов снижения избыточных потерь
- 3. 7. Механизм потерь, обусловленный большой концентрацией германия
- 4. 1. Образцы и условия эксперимента
- 4. 2. Спектры поглощения, спектры ЭПР и отжиг уплотненного германосиликатного стекла
- 4. 3. Спектры люминесценции и возбуждения люминесценции ГКДЦ уплотненного германосиликатного стекла
- 4. 4. Температурная зависимость интенсивности и кинетики люминесценции
- 4. 5. Механизм возбуждения и релаксации ГКДЦ
Список литературы
- , 1. oh H., Efficient non-linear optical fibres and their applications. -
- Optical and Quantum Electronics, 22, 1990, p. 187−212.
- Onishi M., Fukuda C., Kanamori H., Nishimura M. High NA double-cladding dispersion compensating fiber for WDM systems. Proc. ECOC'94, Florence, vol.2, p.681 (1994).
- Onishi M., Okuno Т., Kashiwada Т., Ishikawa S., Akasaka N., Nishimura M. Highly nonlinear dispersion shifted fiber and its application to broadband wavelength converter. Proc. ECOC'97, vol.2, 115−118 (1997).
- Onishi M., Kashiwada Т., Ishiguro Y., Koyano Y., Nishimura M., Kanamori
- H., High performance dispersion-cjmpensating fibers. Fiber and integrated optics, 1997, V.16, pp. 277−285
- Poumellec В., Guenot P., Riant I., Sansonetti P., Niay P., Bernage P., Bayon
- J.F., UV induced densification during Bragg grating inscription in Ge: Si02 preforms. Optical Materials, 4, 441−9 (1995)
- Poulsen C.V., Storgaard-Larsen Т., Hubner J. and Leistico O., Novel type ofhighly photosensitive germanium doped silica glass: co-doping with nitrogen. in Photosensitive Optical Materials and Devices, M.P.Andrews, Editor, SPIE 2998, p. 132 (1997).
- Schultz P.C., Ultraviolet absorption of titanium and germanium in fused silica. Proc. XI Inter. Congress on Glass, Prague, 1977, V. 3, p. 153−163.
- Fleming J.W., Wood D.L., Refractive index dispersion and related propertiesin fluorine doped silica. Appl. Opt., 22 (19), 3102−3104, 1983.
- Takahashi H., Oyobe A., Kosuge M., Setaka R., Characteristics of fluorine doped silica glass. Proc. ECOC, 1986, p.3−6
- Fuyuki T, Saitoh T. and Matsunami H., Low-temperature deposition of hidrogen-free silicon oxynitride without stress by remote plasma technique. -Japanese Journal of Applied Physics, 1990, Vol 29, pp. 2247−2250.
- Lydtin H., Meyer F., Review of techniques applied in optical fibre preparation. Acta Electronica, V. 22, №. 3, 1979, p. 225−235.
- Shibata N., Kawachi M., Edahiro Т., Optical-loss characteristics of high Ge02 content silica fibers. The Transactions of the IECE of Japan, V. E 63, N.12, December 1980, p.837−841.
- Dow D.J., Redfield D., Toward a unified theory of Urbach’s rule and exponential absorption edges. Physical Review B, 1972, V. 5, N.2, p. 594 610.
- Atkins R.M., Mizrahi V., Erdogan Т., 248 nm induced vacuum UV spectral changes in optical fibre preform cores: support for a colour centre model ofphotosensitivity. Electronics Letters, 1993, V.29, №.4, p. 385−387.
- Stone F.T., Tariyal B.K., Loss reduction in optical fibers. J. Non-Cryst. Solids, 42, 1980, p. 247−260.
- Yuen M.J., Ultraviolet absorption studies of germanium silicate glasses. -Appl. Opt., 1982, V.21, № 1, p. 136−140.
- Амосов A.B., Петровский Г. Т., Дефекты типа «кислородная вакансия» в кварцевых стеклах. Доклады Академии Наук, Том 268, №.1, 1983, стр. 66−68.
- Skuja L.N., Trukhin A.N., Plaudis А.Е., Luminescence in germanium-doped glassy Si02. Physica Status Solidi (a), 1984, V. 84, №.2, p. K153-K157.
- Rau H. and Hermann W., The nature of the reduced defects and the diffusion of Ge02 in germania-doped vitreous silica. Ber. Bunsenges. Phys. Chem., 1987, V. 91, p.833−840.
- Sulimov V.B., Sokolov V.O., Dianov Е.М., Poumellec В, Photoinduced structural transformation in silica glass: the role of oxygen vacancies in the mechanism for UV-written refractive index gratings. Phys. Stat. Sol (a), 158, p.155−160, 1996.
- Snyder K.C., Fowler W.B., Oxygen vacancy in a-quartz: A possible bi- and metastable defect. Phys. Rev. B, 1993, V.48, N<>.18, p. 13 238−13 243.
- Kawazoe H., Effect of modes of glass-formation on structure of intrinsic or photon induced defects centered on III, IV or V cations in oxide glasses. J.
- Non-Cryst. Solids, 1985, V.71, N<>.1−3, p. 231−243.
- Nagasawa K., Fujii Т., Ohki Y., Наша Y., Relation between Ge (2) center and 11.9 mT hyperfine structure of ESR spectra in Ge-doped silica fibers.
- Japan. J. Appl. Phys., 1988, V.27, N°.2, p. L240-L243. '
- Friebele E.J., Griscom D.L., Sigel Jr. G.H., Defect centers in a germaniumdoped silica-core optical fiber. J. Appl. Phys., 1974, V.45, №.8, p. 34 243 428.
- Ainslie B.J., Beales K.J., Day C.R. and Rush J.D., Interplay of design parameters and fabrication conditions on the performance of monomode fibers made by MCVD. IEEE J. Quantum Electronics, 1981, V. QE-17, p. 854−857.
- Ainslie B.J., Beales K.J., Cooper D.M., Day C.R. and Rush J.D., Drawing-dependent losses in dispersion-shifted monomode fibers. Proc. Optical Fiber Communications, 1982, p. 66−67.
- Abramov A.A., Bubnov M.M., Dianov E.M., Kol’chenko L.A., Semenov S.L., Shchebunjaev A.G., Gurjanov A.N. and Khopin V.F., Influence of fluorine doping on drawing-induced fibre losses. Electronics Letters, 1993, V. 29, p. 1977−1978.
- Watanabe M., Kyoto M., Yoshioka N., Kanamori H., Tanaka G., Nishimura M. and Tanaka S., The characteristics of fluorine added VAD single-mode fiber. Proc. 10th ECOC, Stuttgart, 1984, p.78−79.
- Абрамов А. В.ДСарпычев H. С., Соколов В. О., Радиационно -оптические свойства хлор- и фторсодержащих кварцевых стекол дляволоконной оптики. Физика и Химия Стекла, 1990, Том 16, № 5, стр. 769−773.
- Hand D.P. and Russell P.St.J., Photoinduced refractive-index changes in germanosilicate fibers. Optics Lett., 15(2), 102−104, 1990.
- Wong D., Poole S.B. and Sceats M.G., Stress relief: proof of the mechanism of photo-induced change. Proc. Integrated Photonics Research, New Orleans, Lousisiana, 1992, Postdeadline papers, pp.56−60.
- Rothschild M., Ehrlich D.J. and Shaver D.C., Effects of excimer laser irradiation on the transmission, index of refraction, and density of utraviolet grade fused silica. Appl. Phys. Lett., 55(13), 1276−1278, 1989.
- Fiori C. and Devine R.A.B., Ultraviolet irradiation induced compaction and photoetching in amorphous, thermal Si02. Mat. Res. Soc. Symp. Proc., vol. 61, p. 187 (1986).
- Poulsen C.V., Storgaard-Larsen Т., Hubner J. and Leistico O., Novel type of highly photosensitive germanium doped silica glass: co-doping with nitrogen. in Photosensitive Optical Materials and Devices, M.P.Andrews, Editor, SPIE 2998, p. 132 (1997).
- Эпштейн М.И., Спектральные измерения в электровакуумной технике. Энергия, Москва, 1970.
- Dianov E.M., Mashinsky V.M., Neustruev V.B., Sazhin O.D., Guryanov A.N., Khopin V.F., Vechkanov NN., Lavrishchev S.V., Origin of excessloss in single-mode optical fibers with high Ge02-doped silica core. -Optical Fiber Technology, vol. 3, 77−86, 1997.
- Сажин О.Д., Анализ и методы снижения оптических потерь в высоколегированных германосиликатных волоконных световодах. -Волоконно оптические технологии материалы и устройства N4, 2001, стр 66−72
- Blankenship M.G., Keck D.B., Levin P. S., Love W.F., Olshansky R., Sarkar A., Scultz P.C., Sheth K.D., Siegfried R.W., High phosphorus containing P205-Ge02-Si02 optical waveguide. Proc. Optical Fiber Communications, 1979, PD3−1 -PD3−4.
- Murata H., Inagaki N., Low-loss single-mode fiber development and splicing research in Japan. IEEE J. Quant. Electron., 1981, V. QE-17, № 6, p. 835−849.
- Irven J., Harrison A.P., Smith C.R., Long wavelength performance of optical fibres co-doped with fluorine. Electronics Letters, 1981, V. 17(1), p. 3−5.
- Kohketsu M., Awazu К., Kawazoe H. and Yamane M., Photoluminescence in VAD Si02-Ge02 glasses sintered under reducing or oxydizing conditions. Japan. J. Appl. Phys., 1989, V. 28, p. 622−631.
- Griscom D.L., Friebele E.J., Long K.J., and Fleming J.W., Fundamental defect centers in glass: Electron spin resonance and optical absorption studies of irradiated phosphorus-doped silica glass and optical fibers. J. Appl. Phys., vol. 54, 3743 (1983).
- Simpson J., Ritger J., and DiMarcello F., UV-radiation induced color centers in optical fibers. Mat. Res. Soc. Symp. Proc., vol. 61, 333 (1986).
- Blyler L.L., DiMarcello F.V., Simpson J.R., Sigety E.A., Hart A.C., Foertmeyer V.A., Uv-radiation induced losses in optical fibers and their control. -. J. Non-Cryst.Solids, vol.38&39, 165−170 (1980).
- Shibata S. and Nakahara M., Fluorine and chlorine effects on radiation-induced loss for Ge02-doped optical fibers. J. Lightwave Technol., 1985, V. 3, p. 860−863.
- Козлова M.A., Корнев В. В., Лужаин В. Г., Электронно-микроскопическое исследование заготовок волоконных световодов в процессе их получения. Изв. АН СССР Неорган. Материалы, 19 № 2, 321−324,(1983).
- Huang Y.Y., Sarkar A., Schultz Р.С., Relationship between composition density and refractive index for germania silica glasses. J. Non-Cryst.Solids, vol.27, 29−37 (1978).
- Kashyap R., Photosensitive optical fibers: Devices and applications. Opt. Fib. Technol., I, 17 (1994)
- Arndt J. and Stoeffler D., Anomalous changes in some properties of silica glass densified at very high pressures. Phys. Chem. Glass., 10, 117 (1969).
- Birch F., Dow R., Bull. Geol. Soc. Am., 47 (8), 1235 (1936).
- Dianov E.M., Mashinsky V.M., Neustruev V.B., Sazhin O.D., Brazhkin V.V., Sidorov V.A., Optical absorption and luminescence of germanium oxygen-deficient centers in densified germanosilicate glass. Optics Letters, vol. 22, no 14, 1089−1091, 1997.
- Neustruev V.B., Colour centres in germanosilicate glass and optical fibres. J.Phys.: Condens. Matter, vol.6, 6901−36 (1994).
- Skuja L., Isoelectronic series of twofold coordinated Si, Ge and Sn atoms in glassy Si02: a luminescence study. J. Non-Cryst.Solids, vol.149, 77−95 (1992).
- Заворотный Ю.С., Рыбалтовский A.O., Чернов П. В. и др. Физ.хим.стекла, т.23, #1, 99 (1997).
- Гурьянов А.Н., Гусовский Д. Д., Дианов Е. М., Машинский В. М., Неуструев В. Б., Хопин В. Ф., Параметры люминесценции в кварцевом стекле с добавкой двуокиси германия. Доклады АН СССР, т.264, № 1,стр.90−93, 1982.
- Fujimaki М., Seol K.S. and Ohki Y., Excited-state absorption measurment in Ge-doped Si02 glass. J.Appl.Phys., vol.81, 2913 (1997).
- Dianov E.M., Golant KM., Mashinsky V.M., Medvedkov O.I., Nikolin I. V., Sazhin O.D., Vasiliev S.A., Highly photosensitive nitrogen-doped germanosilicate fibre for index grating writing. Electronics Letters, vol. 33, no. 15, 1334−1336, 1997 (17th July).
- Dianov Е.М., Guryanov A.N., Khopin V.F., Mashinsky V.M., Medvedkov O.I., Sazhin O.D., Vasiliev S.A., Vechkanov N.N., Yatsenko Yu.P.,
- Bruno F., del Guidice M., Recca R., and Testa F., Plasma-enhanced chemical vapor deposition of low-loss SiON optical waveguides at 1.5-p.m wavelength. Applied Optics, 1991, Vol. 30, pp. 4560−4564.
- Pavy D., Moisan M., Saada S., Chollet P., Leprince P. and Marrec J., Fabrication of optical fiber preforms by a new surface-plasma CVD process. Proc. 12th ECOC, Barcelona, 1986, p.19.
- Bubnov M.M., Dianov E.M., Golant K.M., Khrapko R.R., Semjonov S.L., Shchebunjaev A.G. and Tomashuk A.L., Low-loss silicon oxynitride optical fibres. Proc. 21st ECOC, Brussels, 1995, p. 329.
- Dong I., Pinkstone J., Russell P.St.J. and Payne D.N., Ultraviolet absorption in modified chemical vapor deposition preforms. J. Opt. Soc. Am. B, 11,2006(1994).
- Simmons K., LaRochelle S., Mizrahi V., Stegeman G., Griscom D., «Correlation of defects centers with wavelength-dependent photosensitive response in germania-doped silica optical fibers», Opt. Lett., 16, 141-(1991)