Волоконные световоды с сердцевиной из муллитовой стеклокерамики, активированной хромом Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ВКВО-2019- Стендовые

волоконные световоды с сердцевинои из муллитовой стеклокерамики, активированной хромом

Абрамов А.Н. Плехович А.Д. Яшков М.В. Гурьянов А.Н. Раевский А.С. 2

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН, г. Нижний Новгород, Тропинина, 49 2 НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 603950, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24 E-mail: abramov@ihps.nnov.ru

DOI 10.24411/2308-6920-2019-16193

Проведено исследование по формированию кристаллической фазы муллит (3Al2O3-2SiO2) в сердцевине алюмосиликатных световодов, легированных хромом. Добавка Cr выполняет роль активного центра для получения люминесценции в неохваченном волоконными лазерами диапазоне 600-900 нм. А кристаллическая составляющая сердцевины, образованная после термической обработки, позволит увеличить квантовую эффективность хрома относительно ее величины в стекле.

Отметим, что согласно проведенным нами термодинамическим расчетам [1], образование фазы муллита возможно уже на стадии изготовления преформ волоконных световодов.

Исследование проводилось как на образцах волоконных световодов, так и на образцах заготовок волоконных световодов на основе плавленого кварца, легированных хромом и оксидом алюминия, концентрация которого варьируется в пределах от 6,5 мол.% до 29 мол.%. Концентрация хрома оценивается как 10-3-10-2 масс.%.

Для установления параметров термообработки образцов волоконных световодов проведен дифференциально-термический анализ стекла сердцевины заготовок. Для образцов стекла с концентрацией оксида алюминия больше 16 мол.% зарегистрирован экзоэффект при температуре 988 °С. С помощью рентгенофазового анализа (рис. 1.) подтверждено образование фазы муллит. Показано, что интенсивность пиков фазы муллита увеличивается с ростом концентрации AI2O3 в стекле.

Проведена контролируемая кристаллизация фазы муллит в сердцевине волоконных световодов.

В процессе высокотемпературной обработки световодов регистрировались спектры

оптического пропускания для контроля изменения оптического поглощения в них. Благодаря этому исследована зависимость изменения спектров поглощения, как от температуры, так и от времени отжига. Для исследования зависимости люминесцентных свойств световодов с сердцевиной из мулли-товой стеклокерамики, активированной Cr3+ от параметров термообработки была разработана методика измерения эффективности люминесценции непосредственно в процессе отжига образцов. Показано, что отжиг приводит к увеличению люминесценции на 2-3 порядка.

В результате исследований подобраны температурно-временные режимы отжига образцов, а также установлен диапазон концентраций оксида алюминия необходимый для эффективного выделения фазы муллит в стекле сердцевины волоконного световода.

Работа выполнена в рамках госзадания ИХВВ РАН и программы Президиума РАН №13.

28 мол.%А

20 мол.%А

16 мол.% AI

10 мол.% AI

6 мол.%А1;

муллит

Рис. 1. Рентгенограмма образцов заготовок волоконных световодов после ДСК, а также порошка муллита, синтезированного золь-гель методом

Литература

1. А. Н. Абрамов и др., Неорг. матер. 54, № 9, 1-10 (2018)

370

№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru