КВАРЦЕВЫЕ БЕССЕРДЦЕВИННЫЕ МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА С ВКЛЮЧЕНИЕМ GEO2-ЛЕГИРОВАННЫХ КАПИЛЛЯРОВ И НАВЕДЕННОЙ ЗАКРУТКОЙ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ВКВ0-202 3 СТЕНДОВЫЕ

КВАРЦЕВЫЕ БЕССЕРДЦЕВИННЫЕ МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА С ВКЛЮЧЕНИЕМ Се02-ЛЕГИРОВАННЫХ КАПИЛЛЯРОВ И НАВЕДЕННОЙ ЗАКРУТКОЙ

1234 2 1 135

Бурдин А.В. ' ' ' , Дашков М.В. , Демидов В.В. , Дукельский К.В. ' ' ,

1 1 2 2 1 Тер-Нерсесянц Е.В. , Буреев С.И. , Евтушенко А.С. , Зайцева Е.С. , Кашин А.И. ,

123 13* 1 1

Пашин С.С. , , , Пчелкин Г.А. , , Хохлов А.В. , Шурупов Д.Н.

1 АО «Научно-производственное объединение Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова» (АО «НПО ГОИ им. С.И. Вавилова»), г. Санкт-Петербург 2 Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (ПГУТИ), г. Самара 3 Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

(СПбГУТ), г. Санкт-Петербург 4 ООО «ОптоФайбер Лаб», г. Москва, ИЦ Сколково 5 Университет ИТМО, г. Санкт-Петербург *E-mail: [email protected] DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-410-411

В работе представлены результаты исследования характеристик и параметров передачи изготовленных опытных образцов новых кварцевых бессердцевинных микроструктурированных оптических волокон (МСОВ) с 7 капиллярами из кварцевого стекла, легированного GeO2, размещенными в центральной части сечения волоконного световода, наведенной закруткой 130, 300, 520 и 730 оборотов на метр (об/м) и внешним «телекоммуникационным» диаметром 125 мкм (Рис. 1).

ж;

ж

(а) (б) (в) (г) (д)

Рис. 1. Серия опытных образцов кварцевых бессердцевинных МСОВ с включением в центральную область 7 германосиликатных капилляров и наведенной закруткой: (а) предволокно; (б) 130 об/м; (в) 300 об/м; (г) 520 об/м; (д) 730 об/м

-0.010

(В) <г)

Рис. 2. Германосиликатная заготовка-труба опорного элемента бессердцевинного МСОВ: (а) внешний вид; (б) профиль показателя преломления заготовки; (в) запаянный традиционным способом капилляр; (г) запаянный с помощью предложенного альтернативного технологического приема капилляр

Реализация описанной нетривиальной волоконно-оптической структуры потребовала разработки технологического процесса изготовления кварцевых опорных конструктивных элементов МСОВ, имеющих на внутренней поверхности слои легированного GeO2 кварцевого стекла в достаточно высокой концентрации (16...20 мол.%), с помощью традиционных подходов газофазного легирования кварцевого стекла в MCVD (модифицированное внутреннее газо-фазное осаждение) методе синтеза преформ специальных ОВ (Рис. 2 (а, б)).

ВКВ0-2023- СТЕНДОВЫЕ

На основании серии проведенных опытно-технологических работ выявлены оптимальные режимы и эмпирическим путем подобраны оптимальные параметры технологического процесса (число проходов, скорость перемещения и температура пламени кислородно-водородной горелки; режим подачи / расхода и концентрации газовых смесей / реагентов и др.). Предложены и экспериментально подтверждены оригинальные авторские технологические решения по устранению растрескивания германосиликатных заготовок-труб и повышенной ломкости капилляров, вытягиваемых из этих заготовок-труб. В частности, путем нанесения дополнительного финального «запирающего» слоя из нелегированного кварцевого стекла поверх сформированных на внутренней поверхности опорной трубы германосиликатных слоев и альтернативного технологического приема запайки концов подготовленных капилляров (Рис. 2(в, г)).

Выполнены пробные сварные соединения изготовленных опытных образцов описанных киральных бессердцевинных МСОВ с включением 7 GeO2-легированных капилляров с типовыми телекоммуникационными одномодовыми (SM) и многомодовыми (MM) оптическими волокнами (ОВ) действующих рекомендаций ITU-T / категорий ISO/IEC с помощью штатных комплектов полевых сварочных аппаратов, проведена оценка вносимых потерь методом обратного рассеяния во временной области, «двойное» значение которых составило 1.61 дБ (Рис. 3).

Uauelengtl 1. 55um

8.75 dB/Diu

м 111

0.00000 kn | 0.21783km/rti» 2.178:

(a) (6)

Рис. 3. Сварное соединение бессердцевинного МСОВ и SM ОВ: (а) фотография стыка, выполненного по программе сварки ММ ОВ (юстировка по оболочке); (б) рефлектограмма 2х катушек SM ОВ рек. ITU-T G.652 по 500 м, соединенных через отрезок МСОВ длиной 5 м (потери на 2х сварных соединениях 1.61 дБ)

Измерены спектры пропускания (спектральные отклики оптического сигнала широкополосного когерентного источника оптического излучения) (Рис. 4), а также профили пучков различных лазеров в дальнем поле на выходе опытных образцов бессердцевинных МСОВ длиной 1.5.. .2.0 м (Рис. 5)

Рис. 4. Спектральные отклики оптического сигнала

широкополосного когерентного источника оптического излучения на выходе бессердцевинных МСОВ с наведенной закруткой

(г) (д) (е)

Рис. 5. Профили пучков лазеров в дальнем поле на

выходе бессердцевинного МСОВ с закруткой 130 об/м: (а) источник белого света; (б) "красный"

лазер Х=650 нм; (в) SLD Л=1550 нм; (г) TLC 1=1545 нм; (д) TLC Я=1550 нм; (е) TLC Я=1555 нм

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, DST, NSFC и NRF в рамках научного проекта № 19-57-80016 БРИКС_т.