Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. Халькогенидные стекла систем Ав-S и As-Se являются материалами, перспективныш для волоконной оптики среднего ИК-диапазона. Собственные оптические потери в них оцениваются величиной О,05 - 0,1 дБ/км и приходятся на спектральный диапазон 3-6 мкм [11. В настоящее время минимальные оптические потери в волоконных свйтоводзх на основе стекол системы Ав-S составляют 23 дБ/км (Л=2,2 мкм)[21, в световодах из селенида мышьяка - 76 дБ/км (Х.=3,5 - 4 мкм) 131. Избыточные по сравнению с собственными оптические потери в них определяются селективным примесным поглощением и несобственным рассеянием на гетерофазных примесных включениях. Вопрос об оптических потерях в волоконных световодах, обусловленных включениями, рассмотрен в работе [4]. Значительная часть оптических потерь обусловлена присутствием в стекле селективно поглощающих примесей ионов металлов 15,61, соединений кислорода, углерода, азота и водорода [7]. Полосы поглощения этих примесей лежат в области прозрачности халькогенидных стекол (1,5-20 мкм). Поглощение, вызванное примесями ионов металлов, вызывает дополнительные оптические потери в спектральном диапазоне до 2,5 мкм [81. Полосы поглощения, вызванные колебаниями атомов кислорода, связанных с основными компонентами стекла,, а также полосы поглощения кислородсодеркащих соединений, присутствующих' в стекле в растворенном состоянии, большей частью лежат в длинноволновой области спектра (7-16 мкм [6,9-111). Примесный водород, химически связанный с макрокомпонентами стекла, ответственен за ряд полос селективного поглощения в диапазоне
3-5 мкм 191, т.е. в области максимальной прозрачности халькогенидных. стекол.
К началу настоящей работы в литературе имелась лишь качественная информация о влиянии примесного водорода на оптические свойства халькогенидных стекол. Количественно связь между концентрацией водорода в халькогенидном стекле и интенсивностью обусловленных его присутствием примесных полос поглощения в спектре пропускания стекол была не определена. Это не позволяло сформулировать требования к содержанию примеси водорода в халькогенидных стеклах для волоконной оптики. Недостаточно были изучены и источники примесного водорода в халькогенидных стеклах. Отсутствие такого рода информации сдерживало развитие процессов очистки и получения стекол в
ЦЕЛЬ ЕіЗЗЗЇ. Пз-івп работы было изучение влияния примеси водорода на оптические потери в халькогенидных стеклах систем Ав-S и Ав-Se, и прежде всьго - определение коэффициента экстинкции SH- и БеН-грутш в широкой области составов стекол.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Разработана методика получения образцов халькогенидных стекол с известной концентрацией примеси халькогеноводородов. По результатам ИК-спектрометрических измерений образцов стекол систем Ав-S и Ав-Se с известной концентрацией связанного водорода определены коэффициенты экстинкции SH- и БеН-гругш, соответственно. В диапазоне длин волн 3-6 мкм изучены и определены параметры связанных с водородом примесных полос поглощения. Это позволяет расчитывать спектральную зависимость коэффициента экстинкции групп халькоген - водород для стекол As-S и As-Se в широкой области их составов.
Исследована температурная зависимость скорости поступления примесного водорода .в расплав халькогенидного стекла из кварцевого стекла марки ТКГ.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Результаты, полученные в настоящее работе, позволили сформулировать количественные требования к содержанию примеси водорода в халькогенидных стеклах для волоконнной оптики.
Найденные значения коэффициента экстинкции SH- и SeH-rpyrm дают возможность определять концентрацию примеси водорода в стеклах систем As-S и As-Se по ИК-спектрам пропускания объемных образцов и волоконных световодов.
На основании данных о температурной зависимости скорости поступления водорода в расплав селена из стенок кварцевого контейнера рекомендованы оптимальные температурно-временные режимы синтеза халькогенидных стекол и предварительной обработки кварцевых контейнеров.
1. Методика получения образцов халькогенидных стекол с
известным содержанием примесного водорода, связанного с атомами
халькогена.
-
Результаты ИК-спектрометрического исследования образцов стекол систем As-S и As-Se с известной концентрацией связанного водорода, изучения параметров обусловленных примесным водородом полос поглощения и их зависимости от макросостава стекла.
-
Значения коэффициента экстинкции для полосы поглощения основного валентного колебания связи S-H и Se-H в стеклах AsaS100_x (при 4^,1540 ат%) и Ав^е.^ (при 0sx<40 ат%), соответственно, и спектральная зависимость коэффициента
экстинкции в интервале 2-6 мкм.
4. Результаты исследования температурно-временной зависимости скорости поступления примеси водорода в расплав селена из кварцевого стекла марки ТКГ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на VIII и IX Всесоюзных конференциях по методам получения и анализа высокочистых веществ (1988 и 1992 г., г. Горький (Нижний Новгород), Всесоюзной конференции "Строение, свойства и применение фосфатных, фторидных и халькогенидных стекол" (1990 г., Рига), на VIII международном симпозиуме по галидным стеклам (1992 г., Франция).
Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре статьи и тезисы трех докладов.
Структура и объем работы. Диссертация ssasseEa на 167 страницах машинописного текста, cor.oir? гз введения, пяти глав и выводов.