Способ получения волоконных световодов

 

На заготовки из галогенидов серебра либо галогенидов одновалентного таллия, либо галогенидов цезия осаждают плотный дисперсионный слой, соответствующий составу световода, из растворов, которые содержат в равных соотношениях галогенводородную кислоту, например HCL либо НВ и аммиак. Технический результат: при экструзии такой заготовки в контейнере создается реактивная галогенводородная атмосфера, которая способствует устранению процесса окисления галогенидов металлов. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к волоконным световодам как передающей среде для систем передачи информации.

Кристаллы на основе галогенидов серебра - AgCl, AgBr и твердые растворы AgCl_xBr_1-x; галогенидов таллия - TlBr_xJ_1-x (KPC-5) и TICl_xBr_1-x (КРС-6); галогенидов цезия CsJ, CsBr и твердые растворы CsBr_xJ_1-x, являются перспективными материалами для инфракрасных световодом (диапазон 0,4-50 мкм) вследствие малых собственных оптических потерь, величина которых и физико-химические свойства зависят в первую очередь от способа их изготовления.

Известны способы получения световодов из заготовки AgBr либо твердых растворов AgCl-AgBr, содержащих 98-99% AgBr - сердцевина, оболочка AgCl [Takanashi К., Yoshida N., Yokata M. Optical fibers for transmitting high-Power CO₂-laser beam. - Sumitomo Electric thechn. Review, 1984, N 23, p. 203-210] , а также световоды с сердцевиной из заготовки TlBr_xJ_1-x и оболочки TlBr [Кацуяма Т., Мацамура X. Инфракрасные волоконные световоды. M. 1992, с. 175-179] . Недостатком световодов, полученных таким способом, являются высокие оптические потери, а также рекристаллизация зерен в световоде и последующее их разрушение.

Наиболее близким техническим решением является способ получения заготовки для вытяжки волокна из стеклообразующего окисла SiO₂ и легирующих окислов, полученных путем химического осаждения из парогазовой смеси, CVD-процесс [Бутусов М. М. , Галкин С.Л. и др. Волоконная оптика и приборостроение. Ленинград, "Машиностроение". Ленинградское отделение. 1987, с. 291-299]. Но эти световоды предназначены для передачи излучения в ближней ИК области спектра (до ~ 3 мкм), а технология их получения не пригодна для световодов из галогенидов металлов AgT, TlГ, CsГ и других.

Целью изобретения является разработка способа получения световодов на основе галогенидов металлов, обеспечивающего низкие оптические потери и улучшенные физико-химические свойства световодов.

Поставленная цель достигается за счет того, что изготовление заготовки для вытягивания световода из галогенидов металлов и последующее легирование ее осуществляют путем осаждения галогенидов металлов из растворов соляной либо бромистоводородной кислоты и аммиака, смешанных в равных объемах.

В качестве материалов для световодов используют галогениды серебра AgCl-AgBr, галогениды одновалентного таллия TlBr-TlJ и TICl-TlBr, галогениды цезия CsBr-CsJ.

Сущность изобретения заключается в том, что на заготовки осаждают плотный дисперсионный слой, соответствующий составу световода, AgГ, либо TlГ, либо CsГ из растворов, которые содержат в равных соотношениях галогенводородную кислоту (HCl либо HBr) и аммиак. При экструзии такой заготовки, т.е. вытягивании световода, в контейнере создается реактивная - галогенводородная атмосфера, способствующая связыванию окисленных соединений галогенидов металлов, окисление которых происходит в процессе экструзии при большом давлении и повышенной температуре.

Состав раствора - галогенводородная кислота (соляная либо бромистоводородная) и аммиак, смешанные в равных объемах, подобран экспериментальным путем и обеспечивает стабильные технологические режимы осаждения галогенидов металлов.

Пример 1 Заготовку вырезают из кристаллов твердых растворов галогенидов серебра AgCl_xBr_1-x и готовят раствор для легирования ее.

Соляную либо бромистоводородную кислоту и аммиак разбавляют водой в соотношении 1:1. Водяные растворы кислоты и аммиака смешивают в равных объемах и насыщают этот раствор при ~ 40^oC солью серебра. Затем опускают в него заготовку на 2-3 мин, промывают в воде и спирте.

На заготовке получен легирующий слой (пленка) толщиной 4-5 мкм. Из подготовленной таким способом заготовки вытягивают световод методом экструзии, коэффициент объемного поглощения которого 0,01 дБ/м (λ = 10,6 мкм). Прочность на разрыв 250 МПа. Световод устойчив к видимому и ИК излучению.

Пример 2 В качестве материала световода используют кристаллы твердых растворов галогенидов таллия TlBr_xJ_1-x (KPC-5) либо TlCl_xBr_1-x (КРС-6). Раствор для легирования заготовки готовят как в примере 1, но насыщают его солями таллия KPC-5 или КРС-6 соответственно. Режимы обработки такие же, толщина легирующего слоя составила 10-15 мкм.

Методом экструзии (выдавливанием через фильеру) получили волоконный световод, который устойчив во времени, коэффициент объемного поглощения составил 0,3 дБ/м, прочность на разрыв 80 МПа.

Пример 3 Изготавливают заготовку из кристаллов твердых растворов цезия CsBr_xJ_1-x и проводят легирование ее солями цезия из раствора галогенводородной кислоты и аммиака. Режимы обработки такие же как в примере 1.

Методом экструзии получен световод, в котором оптические потери составляют 0,5 дБ/м, прочность на разрыв 60 МПа.

Таким образом, разработан способ получения волокнистых световодов из галогенидов металлов, предназначенных для работы в среднем и дальнем ИК диапазоне, который обеспечивает улучшение оптических и механических свойств.

Формула изобретения

1. Способ получения волоконных световодов, включающий изготовление заготовки и легирование ее путем химического осаждения материала световода, отличающийся тем, что в качестве материала световода используют галогениды металлов, а легирование ведут осаждением из насыщенных галогенидами металлов растворов соляной либо бромистоводородной кислоты и аммиака, смешанных в равных объемах.

2. Способ получения волоконных световодов по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогенидов металла используют хлорид-бромид серебра.

3. Способ получения волоконных световодов по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогенидов металла используют бром-иодид одновалентного таллия.

4. Способ получения волоконных световодов по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогенидов металла используют хлорид-бромид одновалентного таллия.

5. Способ получения волоконных световодов по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогенидов металла используют бромид-иодид цезия.