Физические процессы, определяющие надежность микроструктурированных волоконных световодов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКДЕМИЯ НАУК НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ВОЛОКОННОЙ оптики

На правах рукописи

□□ЗОБ721Т

КОСОЛАПОВ АЛЕКСЕЙ ФЕДОРОВИЧ

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ НАДЕЖНОСТЬ МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ

Специальность: 01.04.05 - Оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2006

003067217

Работа выполнена в научном центре волоконной оптики РАН

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

Семенов Сергей Львович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Мельников Леонид Аркадьевич (СГУ)

Защита состоится « 5 » февраля 2007 г. в 15 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.063.03 при Институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН По адресу: 119991, г. Москва, ул. Вавилова 38, ИОФ РАН

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН

кандидат физико-математических наук Никитин Евгений Петрович (ВНИИКП)

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт ядерной

физики МГУ

2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

Воляк Т.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Микроструктурированные (МС) световоды - это волоконные световоды новой архитектуры, которые активно разрабатываются и исследуются в последнее десятилетие. Все возрастающий интерес к этому типу световодов вызван рядом их уникальных свойств. Это возможность управлять хроматической дисперсией в широких пределах, возможность создания световода с высокой степенью локализации излучения, или, наоборот, световода с большой площадью моды при сохранении одномодового режима, возможность передачи излучения по полой сердцевине и т.д. Все эти уникальные свойства МС-световодов достаточно активно исследуются и хорошо описаны в литературе.

Однако, несмотря на весь спектр вышеперечисленных уникальных свойств, МС-световоды за свою десятилетнюю историю не нашли широкого применения. По нашему мнению, это обусловлено некоторым недоверием возможных потребителей к новому типу световодов. Сама структура световода, представляющая собой стеклянную нить с продольными отверстиями, наводит на мысль о ее механической ненадежности. Такое впечатление усиливается практически полным отсутствием достоверных данных о механической прочности и надежности МС-световодов.

МС-световоды обладают еще одним неоспоримым преимуществом, (которому, по нашему мнению, не уделялось должного внимания), заключающимся в отсутствии какого-либо легирования сердцевины. Добавка любого элемента приводит к изменению структуры сетки стекла, при этом возникают нерегулярные, напряженные связи, могут образоваться различные центры окраски. Таким образом, световоды с легированной сердцевиной оказываются более чувствительными к таким воздействиям, как радиоактивное излучение и действие водорода. Известно, что световоды с фторосиликатной светоотражающей оболочкой и нелегированной

сердцевиной обладают более высокой радиационной стойкостью и стойкостью к воздействию водорода, несмотря на то что часть излучения в таких световодах распространяется по легированной фтором области. А поскольку в МС-волокне свет распространяется по структуре, состоящей только из нелегированного стекла и воздуха, от таких световодов можно ожидать улучшения соответствующих свойств.

Однако, несмотря на явную перспективность МС-световодов, исследований их работоспособности в экстремальных условиях эксплуатации практически никем не проводилось. Нам удалось найти всего две работы касающиеся радиационной стойкости МС-световодов, и ни одной публикации относительно воздействия водорода на такие световоды.

Приведенные выше соображения послужили основанием для проведения настоящей работы, цели которой можно сформулировать следующим образом:

• - исследование влияния технологических режимов изготовления и влияния условий окружающей среды на механические свойства МС-световодов;

- исследование радиационной стойкости МС-световодов;

- исследование воздействия водорода при температурах ~ 300°С на оптические потери МС-световодов в сравнении со «сплошными» световодами.

Проведение данной работы стало возможным благодаря тому, что в Научном центре волоконной оптики РАН создан полный технологический цикл по получению МС-световодов и существует полный набор оборудования для изучения как оптических, так и механических свойств волоконных световодов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

экспериментально получены значения параметра статической усталости для MC-световодов, заполненных растворами с различной кислотностью.

■ - установлено, что заполнение отверстий заготовки МС-световода во время вытяжки водородом позволяет полностью подавить проявляющуюся после вытяжки полосу поглощения на ~ 630 нм, и уменьшить амплитуду радиационно-наведенной полосы на ~ 610 нм почти в два раза по сравнению со «сплошным» световодом с сердцевиной из того же стекла КУ-1 (при дозе у-облучения 300 кГр).

предложен способ многократного снижения радиационно-наведенного поглощения света в диапазоне ~ 550 - 900 нм, заключающийся в заполнении отверстий MC-световода газообразным водородом под давлением непосредственно в процессе его у-облучения.

обнаружен нелинейный характер зависимости скорости диффузии водорода сквозь пироуглеродное покрытие от внешнего давления водорода. Показано, что воздействие водорода на MC-световоды и на «сплошные» световоды с сердцевиной из нелегированного кварцевого стекла при температурах ~ 300° С вызывает аналогичные изменения в спектре оптических потерь.

Практическими результатами исследований являются:

- продемонстрирована возможность изготовления MC-световодов с высоким уровнем прочности - 5.5 ГПа, что всего на ~ 8% меньше, чем у стандартных «сплошных» световодов;

- предложено усовершенствование процесса вытяжки MC-световодов, позволяющее вдвое повысить радиационную стойкость по сравнению со световодами, изготовленными по технологии POD;

- предложен способ повышения радиационной стойкости МС-световодов, позволяющий многократно понизить радиационно-наведенное поглощение света в диапазоне длин волн 550-900 нм, показано, что такой

способ радиационного упрочнения MC-световодов перспективен для применений в атомной энергетике в интенсивных нолях ядерного излучения;

- сделаны оценки работоспособности германосиликатных световодов в углеродном покрытии в водородной атмосфере при повышенных температурах;

- продемонстрирована возможность применения световодов с фторированной оболочкой и кварцевой сердцевиной, а также МС-световодов в системах передачи данных и датчиках, работающих в диапазоне длин волн < 0.9 мкм и 1.0 — 1.2 мкм в водородной атмосфере при температурах до 300° С.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на трех межрегиональных научных школах для студентов и аспирантов (Саранск, 2004 г., 2005 г., 2006 г.), на летней школе «Фоточувствительность оптических волноводов и стекол» (Бат, Англия 2004 г.), на симпозиуме международного общества оптического конструирования SPIE (Страсбург, Франция, 2006 г.), на 10-м международном семинаре по диагностике плазмы в термоядерных реакторах (РНЦ "Курчатовский институт", 10-14 апр. 2006г.), а также на семинарах НЦВО РАН. Основные результаты диссертации представлены в 11 публикациях.

Структура п объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников. Работа изложена на 94 страницах машинописного текста и содержит 38 рисунков. Список литературы содержит 104 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность данной работы, сформулированы основные цели исследования.

Первая глава представляет собой обзор литературных источников. В параграфе 1.1 приведены сведения о механической прочности и статической усталости стандартных «сплошных» световодов. В параграфе 1.2 освещены современные представления по воздействию у-излучения на сетку нелегированного кварцевого стекла, описаны основные типы радиационно-наведеных центров окраски кварцевого стекла и их предшественники. Обоснованна перспективность исследования радиационной стойкости МС-световодов. В параграфе 1.3 рассмотрены основные механизмы воздействия водорода на оптические свойства «сплошных» световодов. В частности, в первой главе указано, что:

вопрос о механической прочности МС-световодов практически не изучен, что вызывает недоверие возможных потребителей к новому типу световодов и может существенно затруднить дальнейшее развитие нового типа световодов;

МС-световоды могут обеспечить более высокую радиационную стойкость в видимом спектральном диапазоне, чем РОВ-световоды, во-первых, потому что изготовление их заготовок не требует продолжительного высокотемпературного воздействия на стекло, а во-вторых, потому, что по продольным отверстиям МС-световодов можно подавать газ Н2 для подавления радиационных центров окраски непосредственно в процессе эксплуатации световода в радиационном поле;

в связи с бурным ростом применений световодов в качестве датчиков, в частности, для нефтегазовой и химической промышленности, вопрос о защите от действия водорода приобрел новое звучание и актуальность. Речь идет об использовании волоконных световодов при

температурах до 300° С. Литературные данные по эксплуатации световодов в водородной атмосфере при таких температурах практически отсутствуют.

Во второй главе представлены результаты исследования влияния технологических режимов изготовления и воздействия условий окружающей среды на механическую прочность МС-световодов. Приведены также результаты исследований возможности деградации МС-световодов под действием окружающей среды в местах ввода-вывода излучения.

В параграфе 2.1. описана технология изготовления образцов исследуемых МС-световодов, а также дается описание используемых методик измерения механических характеристик световодов. Далее, в параграфе 2.2. анализируется влияние технологических режимов изготовления световода (температура вытяжки световода, условия подготовки заготовки к вытяжке) на механическую прочность МС-световода

Прочность, ГПа

Рисунок 1 - Графики Вейбулла прочности на растяжение МС-световодов. Скорость растяжения 100 мм/мин, испытываемая длина 230 мм, относительная влажность воздуха 30%.

Показано, что применение процедуры огневой полировки в процессе изготовления заготовки МС-световода позволяет существенно повысить прочность получаемых световодов и снизить количество «слабых» точек в них. Демонстрируется реальная возможность изготовления МС волоконного световода с уровнем прочности -5.5 ГПа.

В параграфе 2.3. приводятся результаты исследования влияния различных веществ, заполняющих отверстия МС-световодов, на их механическую прочность и статическую усталость. В частности, показано, что:

- увеличение влажности приводит к уменьшению прочности;

- 100% влажность и деионизованная вода оказывают одинаковое воздействие;

- уменьшение РН фактора раствора (увеличение кислотности) увеличивает прочность;

- увеличение РН фактора (щелочной раствор) уменьшает прочность и параметр п;

- действие аммиака вызывает наиболее сильное падение прочности;

- щелочная среда приводит к слабому уменьшению прочности, не связанному с уменьшением параметра статической усталости.

Приведены измеренные значения параметра усталости п для МС-световода, заполненного жидкостями с различным уровнем кислотности (п = 21—3 для однонормального раствора НС1, п = 17 ± 3 для однонормального раствора КОН, и п = 20 ± 3 для буферного раствора с рН=7.0).

В параграфе 2.4. представлены результаты экспериментов по изучению деградации незащищенных сколов МС-световодов. Показана возможность изготовления МС-световодов без внутренних напряжений, которые могли бы привести к самопроизвольному разрушению МС-световодов. В частности, продемонстрирован МС-световод, не проявляющий какой-либо деградации оптических свойств в случае незащищенных сколов.

Глава 3 посвящена изучению влияния ионизирующего излучения на оптические свойства МС-световодов. В параграфе 3.1. анализируются начальные оптические потери МС-световодов, изготовленных из кварцевого стекла марки КУ-1, и проводится сравнение МС-световодов со световодом, изготовленным по технологии POD. Показано, что в отличие от POD-световода в начальных спектрах оптических потерь МС-световодов из стекла КУ-1 присутствует проявляющаяся после вытяжки полоса поглощения на -630 нм, ассоциированная с следующими возможными центрами окраски: немостиковый кислород ( =Si-0» ) и пероксильный радикал ( sSi-O-O» ), причем амплитуда этой полосы поглощения слабо зависит от температурных режимов вытяжки (см. рис. 2).

Предложено усовершенствование процесса вытяжки МС-световодов, заключающееся в заполнении отверстий заготовки газообразным водородом, что позволило полностью подавить проявляющаяся после вытяжки полосу поглощения на ~630 нм (рис. 2).

Длина волны, нм Рисунок 2 — Начальные оптические потери МС-световодов, вытянутых при разных режимах и РОЮ-световода

В параграфе 3.2. приводятся экспериментальные данные по изучению воздействия у-излучения на МС-световоды. Установлено, что температура вытяжки МС-световодов не является основным параметром, определяющим амплитуду радиационно-наведенной полосы поглощения на -610 нм (см. рис. 3).

длина волны,нм

Рисунок 3 - Радиационно-наведенные оптические потери МС-световодов, вытянутых при разных режимах, и РОО-светоеода (измерения проводились через 24 часа после у-облучения до дозы 300 кГр).

Заполнение отверстий заготовки МС-световода газообразным водородом во время вытяжки позволило вдвое уменьшить амплитуду радиационно-наведенной полосы поглощения на -610 нм по сравнению с РСЮ-световодом. А именно: амплитуда полосы поглощения на-610 нм после у-облучения до дозы 300 кГр для РСЮ-световода составила 4,5 дБ/м; для МС-световодов, вытянутых при температурах 1830° С и 1915° С, практически совпала и составила 3,5 дБ/м; для МС-световода, вытянутого с применением

11

водорода, значение амплитуды этой полосы поглощения составило 2,5 дБ/м (см. рис.3).

В параграфе 3.3. описывается сравнительное исследования величины радиационно-наведенного поглощения света в спектральном диапазоне 400900 нм в трех световодах в процессе их одновременного у-облучения на источнике 60Со до дозы 870 кГр при мощности дозы 1.67 Гр/сек. Исследуется МС-световод, по продольным отверстиям которого в процессе облучения непрерывно подавался газ Н2 под давление 42 атм, такой же МС-световод, в который газ Н2 не подавался, и POD-световод. Сердцевина всех трех световодов была выполнена из одного материала - стекла КУ-1.

Была сконструирована специальная камера, позволяющая заполнять отверстия световода газообразным водородом, не препятствуя при этом прохождению оптического сигнала через световод.

Установлено, что при у-облучении упроченного таким образом МС-световода, в который в процессе облучения подавался газ Н2, в спектральном диапазоне 550-900 нм практически полностью отсутствуют радиационно-наведеные оптические потери. В коротковолновой области спектра (<550 нм) радиационно-наведеные оптические потери в МС-световоде оказались выше, чем в POD световоде. Мы считаем, что рост этих коротковолновых потерь обусловлен ассоциированными с водородом центрами окраски. Это либо Н(1)-центр, т.е. атом кремния, связанный с двумя атомами кислорода, одним атомом водорода и имеющий один неспаренный электрон (=Si"-H), либо Е'р-центр, т.е. обычный Е'-центр, в окружении которого находится атом водорода (=Si-H...=Si*). Оба эти центра возникают в присутствии атомарного водорода, который образуется из молекулярного водорода под действием у-излучения: Н2 + у-»Н + Н =Si: + Н —»=Si'-H ^Si-Sis + Н + у -♦ sSi-H.. .=Si-

Эволюция коротковолнового края поглощения такова, что после выхода на некоторый уровень коротковолновые потери начинают снижаться это дает основания предполагать, что центры окраски, возникшие в результате воздействия водорода, впоследствии залечиваются тем же водородом:

=8Г -Н + Н —> -Н

I

Н

. .5$!. + Н гя-н.. .^-Н

Очевидно, что при увеличении концентрации водорода реакции «залечивания» центров окраски будут проходить быстрее, т.е. увеличивая давление водорода в отверстиях МС-световода, можно ускорить соответствующие процессы, повышая, тем самым, радиационную стойкость в ближнем УФ диапазоне.

Глава 4 посвящена изучению влияния водорода на оптические свойства световодов различных конструкций. В параграфе 4.1. приводятся экспериментальные данные по изучению диффузии водорода сквозь пироуглеродное покрытие световодов, часто используемое для защиты от проникновения водорода, при температурах до 300° С. Описывается обнаруженная нелинейная зависимость скорости диффузии водорода сквозь углеродное покрытие от давления водорода, которая, по-видимому, связана с нелинейностью зависимости растворимости водорода от давления в пироуглероде (см. рис. 4). Сделан вывод, что такая зависимость усложняет правильную интерпретацию результатов ускоренных испытаний при повышенных давлениях водорода, принятых в настоящее время.

10 20 30 Давление, атм.

Рисунок 4 — Скорость нарастания оптических потерь на 1400 им в световоде с углеродным покрытием при 300° С и 25(f С и разных значениях давления водорода.

В параграфе 4.2. приведены результаты исследований влияния со-легирования оксидом фосфора германосиликатных световодов на спектр оптических потерь, наведенных воздействием водорода. Показано, что небольшая добавка (~ 0.4 мод.%) оксида фосфора в состав сердцевины германосиликатного световода приводит к резкому снижению оптических потерь, связанных с краем коротковолнового поглощения. В результате в области 1000 - 1100 нм (минимум дополнительных оптических потерь, связанных с водородом) оптические потери снижаются по крайней мере в 20 раз. Делаются оценки срока службы германосиликатных световодов.

В параграфе 4.3. приводятся результаты исследований влияния водорода на оптические потери в МС волоконных световодах в сравнении с фосфоросиликатными и алюмосиликатными световодами, а также со

световодами с нелегированной сердцевиной из кварцевого стекла и фторосиликатной оболочкой. Показано, что в диапазоне длин волн < 900 нм и 1000 - 1200 нм в световодах с нелегировакной сердцевиной из кварцевого стекла не наблюдается увеличения поглощения при экспонировании в атмосфере водорода при температуре 300° С. Например, после выдержки образцов этих световодов при температуре 300° С и давлении водорода 50 атм в течение суток добавочные оптические потери в указанных диапазонах длин волн не превысили значения 3 дБ/км. Обосновывается возможность применения световодов с фторосиликатной оболочкой и сердцевиной из нелегированного кварцевого стекла, а также МС-световодов для передачи оптических сигналов в данных диапазонах длин волн в экстремальных условиях эксплуатации (в атмосфере водорода и температуре ~ 300° С).

В заключении сформулированы основные выводы по результатам проведенных исследований:

1. Проведено экспериментальное исследование механической прочности и статической усталости МС-световодов из кварцевого стекла. Показана возможность изготовления МС-световодов с высоким уровнем прочности - 5.5 ГПа, что всего на ~ 8 % меньше, чем у стандартных «сплошных» световодов. Также показано, что незащищенные сколы таких высокопрочных МС-световодов не деградируют в лабораторных условиях, а влияние различных веществ на механические свойства МС-световодов аналогично влиянию этих веществ на стандартные световоды с удаленным покрытием.

2. Усовершенствована технология вытяжки МС-световодов. Использование молекулярного водорода в качестве распирающего отверстия газа позволило полностью подавить полосу поглощения на ~ 630 нм, проявлявшуюся после вытяжки. При этом была снижена амплитуда и радиационно-наведенной полосы поглощения на ~ 610 нм: при дозе у-облучения 300 кГр ее значение почти в два раза меньше, чем в РОЭ-световоде с сердцевиной из того же кварцевого стекла КУ-1.

Продемонстрирован способ многократного снижения радиационно-наведенного поглощения света в MC-световоде в диапазоне длин волн - 550 - 900 нм, заключающийся в заполнении отверстий МС-световода газообразным водородом в процессе его у-облучения. Обоснован вывод о перспективности такого способа радиационного упрочнения МС-световодов, так как он может применяться непосредственно в процессе эксплуатации световода в радиационном поле.

3. Проведено исследование процесса диффузии водорода сквозь пироуглеродное покрытие световодов при температуре 300° С и давлении водорода до 50 атм. Впервые обнаружен нелинейный характер зависимости скорости диффузии молекул водорода от внешнего давления водорода. Проведено исследование влияния водорода при температуре 300° С на оптические потери MC-световодов. Продемонстрирована возможность применения MC-световодов, а также световодов с сердцевиной из нелегированного кварцевого стекла в различных сенсорных системах и системах передачи данных, работающих в диапазонах длин волн <0.9 мкм и 1.0 — 1.2 мкм в экстремальных условиях эксплуатации (при температуре до 300° С в водородной атмосфере). Добавочные оптические потери в таких световодах в указанных диапазонах длин волн не превышают 3 дБ/км после экспонирования при 300° С и давлении водорода 50 атм в течение суток.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. А.Ф. Косолапов. - Микроструктурированные световоды, основные свойства и применения. Материалы нано-, микро-, и оптоэлектроники: физические свойства и применение. Сборник трудов второй межрегиональной научной школы для студентов и аспирантов, 5-7 октября 2005, Саранск, с. 151.

2. Ю.П. Яценко, А.Е. Левченко, А.Д. Прямиков, А.Ф. Косолапов, C.JI. Семенов, Е.М. Дианов. - Четырехволновое смешение в двухслойных микроструктурированных световодах. - Квантовая электроника, 2005, т. 35, №8, с. 715-719.

3. А. Ф. Косолапов, И. В. Николин, А. Л. Томашук, С. Л. Семенов, М. О. Забежайлов. - Начальные и радиационно наведенные оптические потери в микроструктурированных волоконных световодах с сердцевиной из кварцевого стекла - Неорганические. Материалы 2004, том 40, № 11, с. 1395 -1399.

4. A.F. Kosolapov, I.V. Nikolin, A.L. Tomashuk, S.L. Semjonov, M.O. Zabezhailov. - Initial and radiation-induced loss in holey optical fibres with silica core - Summer-School on Advanced Glass-Based Nano-Photonics, 12-16 July 2004, Bath, UK, http://www.povvag.com/.

5. А. Ф. Косолапов, И. В. Николин, А. Л. Томашук, С. Л. Семенов, М. О. Забежайлов. - Микроструктурированные волоконные световоды с сердцевиной из кварцевого стекла КУ-1 - Материалы нано-, микро-, и оптоэлектроники: физические свойства и применение. Сборник трудов третьей межрегиональной научной школы для студентов и аспирантов, 6-8 октября 2004, Саранск, с. 132.

6. А.Ф. Косолапов, И.В. Николин, А.Л. Томашук, С.Л. Семенов, М.О. Забежайлов. - Радиационная стойкость микроструктурированных волоконных световодов из кварцевого стекла - Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез, 2005, вып. 1, с. 9 - 25.

7. А.Ф. Косолапов. - Механические свойства микроструктурированных световодов - Материалы нано-, микро-, и оптоэлектроники: физические свойства и применение. Сборник трудов второй межрегиональной научной школы для студентов и аспирантов, 3-6 октября 2006, Саранск, с. 149.

8. А. Ф. Косолапов, С. JI. Семенов. - Работоспособность волоконных световодов в экстремальных условиях эксплуатации - препринт 12, НЦВО РАН, М.: 2006.

9. A.F. Kosoiapov, S.L. Semjonov, A.L. Tomashuk. - Improvement of radiation resistance of multimode silica-core holey fibers - Proc. SPIE, 2006, vol. 6193, pp. 61931E - 1—7.

10. S.L. Semenov, A.F. Kosoiapov, I.V. Nikolin, R. Ramos, V. Vaynshteyn, A. Hartog. - Fiber prfomance in hydrogen atmosphere at high temperature - Proc. SPIE, 2006, vol. 6193, pp. 61930N - 1 - 8.

11. A.L.Tomashuk, A.F.Kosolapov and S.L.Semjonov "Holey silica-core fibres: an alternative fibre type for plasma diagnostic systems", 10th Meeting of the ITPA Topical Group on Diagnostics, Moscow, Russia, 10-14 April, 2006, http://www.rijnh.nl/ITPA/rf_meeting-10.htm.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. МЕХАНИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ И ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ПАРАМЕТРЫ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

§ 1.1. Механические свойства волоконных световодов.

§ 1.2. Радиационная стойкость волоконных световодов.

§ 1.3. Воздействие водорода на оптические свойства волоконных световодов.

ГЛАВА И. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СВЕТОВОДОВ.

§ 2.1. Исследуемые образцы и методика эксперимента.

§ 2.2. Влияние технологических режимов изготовления на механическую прочность МС-световодов.

§ 2.3. Воздействие различных веществ заполняющих отверстия МСсветоводов на их механическую прочность и статическую усталость.

§ 2.4. Деградация незащищенных сколов МС-световодов.

ГЛАВА III. ВОЗДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА

МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ.

§ 3.1. Начальные оптические потери МС-световодов с сердцевиной из кварцевого стекла КУ-1.

§ 3.2. Радиационно-наведенные оптические потери МС-световодов с сердцевиной из кварцевого стекла КУ-1.

§ 3.3. Повышение радиационной стойкости МС-световодов.

ГЛАВА IV. ВОЗДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ.

§4.1. Диффузия водорода сквозь углеродное покрытие при повышенных температурах.

§ 4.2. Влияние со-легирования оксидом фосфора на оптические потери в световодах в атмосфере водорода.

§ 4.3. Воздействие водорода на оптические потери волоконных световодов с различным составом сердцевины при температурах -300° С.

Микроструктурированные (МС) световоды это волоконные световоды новой архитектуры, которые активно разрабатываются и исследуются в последнее десятилетие. Все возрастающий интерес к этому типу световодов вызван рядом уникальных свойств последних [1, 2]. Это возможность управлять хроматической дисперсией в широких пределах [3, 4], возможность создания световода с высокой степенью локализации излучения [5, 6] или же наоборот световода с большой площадью моды [7] (при сохранении одномодового режима), возможность передачи излучения по полой сердцевине [8].

Все многообразие разработанных к настоящему времени МС-волокон (фотонно-кристаллических волокон, дырчатых световодов) можно разделить на два основных класса:

1 - Световоды, удержание излучения в сердцевине которых, достигается за счет эффекта полного внутреннего отражения; и

2 - Световоды работающие за счет существования фотонной запрещенной зоны в оболочке световода [9].

Главное отличие МС-световодов заключается в возможности варьировать разницу показателей преломления (An) сердцевины и оболочки в очень широких пределах. В случае МС-волокна из кварцевого стекла МОЖНО получить 0 < An < 0.45 (пвоздух=1, Пудовое стеш>=1-45).

Таким образом, специально сконструированные МС-световоды могут обладать существенно большей числовой апертурой по сравнению с классическими световодами. Высокоапертурные световоды необходимы для ввода в волокно максимально возможной оптической мощности, например для создания мощных волоконных лазеров, основанных на световодах с двойной оболочкой. Максимально возможная разница показателей преломления сердцевины и оболочки которая может быть достигнута легированием кварцевого стекла составляет примерно несколько сотых едениц, например в стандартных многомодовых световодах числовая апертура равна 0.2. В специальных кварц-полимерных световодах с An ~ 0.05 можно получить значение числовой апертуры, на коротких отрезках световода, равное 0.4. В тоже время, числовая апертура МС-световода может достигать значений вплоть до 1 [10].

Еще одно преимущество МС-световодов заключается в возможности эффективного управления степенью локализации излучения, которое осуществляется за счет изменения процентного содержания воздуха в отражающей оболочке [11]. Высокая эффективная разница показателей преломления сердцевины и оболочки МС-волокна позволяет достичь радикального увеличения эффективности целого ряда нелинейных оптических явлений, таких как: фазовая кросс- и само-модуляция [12], четырехволновое смешение [13, 14], генерация третьей гармоники [15, 16] и вынужденное комбинационное рассеяние света [14]. Кроме того, изменяя геометрию поперечного сечения световода можно эффективно управлять дисперсионными характеристиками световода, длиной волны нулевой дисперсии и наклоном дисперсионной кривой. Как известно, ноль хроматической дисперсии для чистого кварцевого стекла расположен в районе 1300 нм. В МС-волокнах с большим коэффициентом заполнения, и малой площадью моды можно сместить точку нулевой дисперсии в сторону коротких длин волн вплоть до видимого диапазона [17].

В ряде применений оптических волокон, в частности в телекоммуникации, всякого рода нелинейно-оптические явления крайне негативны. Для того чтобы уменьшить действие нелинейных явлений необходимо увеличивать эффективную площадь моды. Световоды с относительно большой площадью моды могут быть сделаны и классическими методами (MCVD, PCVD, POD, OVD и т.п.) путем уменьшения числовой апертуры и увеличения размера сердцевины. Однако минимальная числовая апертура, которая может быть достигнута, ограничена точностью контроля разницы показателя преломления. Специально разработанные МС-световоды кроме того, что имеют большую площадь моды, обладают рядом уникальных свойств. Например, МС-волокна со значением параметра d/A < 0.4 (d - диаметр отверстий, А - расстояние между центрами отверстий) поддерживают одномодовый режим распространения во всем спектральном диапазоне (endlessly single-mode PCF) [11, 18]. Кроме того, вариации структуры одномодового МС-волокна позволяют изменять эффективную площадь моды в очень широких пределах: от 2.6 цш2 [19] до 1417 \im2 [20].

Безусловно, интересной задачей является разработка МС-волокна в котором бы свет распространялся по сердцевине имеющей меньший показатель преломления по сравнению с оболочкой. Идея структуры с фотонной запрещенной зоной была предложена в 1987 г. [21, 22], а в 1998 г. [23] было экспериментально продемонстрировано распространение света по волноводной структуре с запрещенной зоной. Световоды с воздушной сердцевиной представляют интерес в первую очередь вследствие того, что теоретический предел минимальных потерь в них существенно меньше. Свет, распространяющийся по воздушной сердцевине, практически не взаимодействует со стеклом, т.е. отсутствуют фундаментальные механизмы потерь характерные для стандартных волокон (релеевское рассеяние, коротковолновое (электронное) поглощение, длиноволновое поглощение). Еще одним уникальным свойством фотонно-кристаллических волокон с воздушной сердцевиной является низкая эффективность нелинейно-оптических явлений. Плюс ко всему, полую сердцевину таких световодов можно заполнять различными газами и жидкостями, получая принципиально новые оптические волокна [24,25].

Кроме вышеперечисленных уникальных свойств МС-волокна обладают еще одним неоспоримым преимуществом, заключающимся в отсутствии какого-либо легирования сердцевины. Добавка любого элемента приводит к изменению структуры сетки стекла, при этом возникают нерегулярные, напряженные связи, могут образоваться различные центры окраски. Таким образом, световоды с сердцевиной легированной тем или иным элементом оказываются более чувствительными к таким воздействиям как радиоактивное излучение и действие водорода. Известно, что световоды с фторированной отражающей оболочкой и нелегированной сердцевиной обладают более высокой радиационной стойкостью [26] и стойкостью к воздействию водорода [27], не смотря на то, что часть излучения, в таких световодах, распространяется по легированной фтором области. А поскольку в МС-волокне свет распространяется по структуре состоящей только из чистого стекла и воздуха, то от таких световодов можно ожидать улучшения соответствующих свойств.

Несмотря на весь спектр вышеперечисленных уникальных свойств, МС-световоды за свою десятилетнюю историю не нашли широкого применения. По нашему мнению, это обусловлено некоторым недоверием возможных потребителей к новому типу световодов. Сама структура световода представляющая собой стеклянную нить с продольными отверстиями наводит на мысль о ее механической ненадежности. Такое впечатление усиливается практически полным отсутствием достоверных данных о механической прочности и надежности МС-световодов.

Несмотря на явную перспективность МС-световодов, исследований их работоспособности в экстремальных условиях эксплуатации практически ни кем не проводилось, нам удалось найти всего две работы касающихся радиационной стойкости МС-световодов [28, 29], и ни одной публикации относительно воздействия водорода на такие световоды.

Приведенные выше соображения послужили основанием для проведения настоящей работы, цели которой можно сформулировать следующим образом:

- исследование влияния технологических режимов изготовления, а также влияния условий окружающей среды на механические свойства МС-световодов;

- исследование радиационной стойкости МС-световодов в сравнении со световодами с сердцевиной из чистого кварцевого стекла;

- исследование воздействия водорода при температурах ~ 300° С на оптические потери МС-световодов в сравнении со световодами с разным составом сердцевины.

Проведение данной работы стало возможным, благодаря тому, что в Научном центре волоконной оптики РАН создан полный технологический цикл по получению МС-световодов и существует полный набор оборудования для изучения как оптических, так и механических свойств любых световодов.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников.

Основные результаты четвертой главы можно сформулировать следующим образом:

- проведено исследование стойкости световодов в углеродном покрытии к действию водорода при повышенных температурах. Показано, что рост оптических потерь в световодах, легированных оксидом германия, при температурах 250 - 300° С определяется в основном поглощением, связанным с продуктами реакции молекулярного водорода со стеклом, но не с самим молекулярным водородом;

- впервые наблюдалась нелинейная зависимость скорости диффузии водорода сквозь углеродное покрытие от давления водорода в атмосфере, которая, по-видимому, связана с нелинейностью зависимости растворимости водорода от давления в пироуглероде, данных о которой в литературе не найдено. Такая зависимость усложняет правильную интерпретацию результатов ускоренных испытаний при повышенных давлениях водорода, принятых в настоящее время;

- впервые получено также, что небольшая добавка 0.4 мол.%) оксида фосфора в состав сердцевины германосиликатного световода приводит к резкому снижению оптических потерь, связанных с краем коротковолнового поглощения. В результате в области 1000 - 1100 нм (минимум дополнительных оптических потерь, связанных с водородом) оптические потери снижаются, по крайней мере, в 20 раз;

- на основе полученных экспериментальных данных проведены оценки работоспособности световодов в углеродном покрытии в водородной атмосфере при повышенных температурах, например время экспозиции (при температуре 300° С и давлении водорода в 1 атм.), необходимое для того, чтобы увеличение оптических потерь на длине волны 1 мкм составило 1 дБ/км для световода, со-легированного оксидом фосфора в углеродном покрытии толщиной 140 нм, равно 750 часам, а для световода с втрое меньшей толщиной углеродного покрытия, легированного только оксидом германия - 5 часов;

- исследована стойкость фосфоросиликатных и алюмосиликатных световодов к действию водорода при повышенных температурах. Обнаружено увеличение оптических потерь вне основных пиков поглощения в таких световодах. Экспонирование этих световодов при температуре 300° С и давлении водорода 50 атм. приводит к увеличению оптических потерь в диапазоне длин волн 800 - 1200 нм в среднем на величину 25 дБ/км.

- исследовано воздействие водорода на световоды с нелегированной кварцевой сердцевиной. Продемонстрирована возможность применения световодов с фторированной оболочкой и кварцевой сердцевиной, а также МС-световодов в системах прередачи данных, работающих в диапазоне длин волн < 0.9 мкм и 1.0-1.2 мкм в водородной атмосфере при температурах до 300° С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведено экспериментальное исследование механической прочности и статической усталости МС-световодов из кварцевого стекла. Показана возможность изготовления МС-световодов с высоким уровнем прочности - 5.5 ГПа, что всего на ~ 8 % меньше, чем у стандартных «сплошных» световодов. Также показано, что незащищенные сколы таких высокопрочных МС-световодов не деградируют в лабораторных условиях, а влияние различных веществ на механические свойства МС-световодов аналогично влиянию этих веществ на стандартные световоды с удаленным покрытием.

2. Разработана специальная технология вытяжки МС-световодов, стойких к воздействию ионизирующего излучения. Использование молекулярного водорода в качестве распирающего отверстия газа позволило полностью подавить полосу поглощения на - 630 нм, проявлявшуюся после вытяжки. При этом была снижена амплитуда и радиационно-наведенной полосы поглощения на - 610 нм: при дозе у-облучения 300 кГр ее значение почти в два раза меньше, чем в POD-световоде с сердцевиной из того же кварцевого стекла КУ-1.

Продемонстрирован способ многократного снижения радиационно-наведенного поглощения света в МС-световоде в диапазоне длин волн -550 - 900 нм, заключающийся в заполнении отверстий МС-световода газообразным водородом в процессе его у-облучения. Обоснован вывод о перспективности такого способа радиационного упрочнения МС-световодов, так как он может применяться непосредственно в процессе эксплуатации световода в радиационном поле.

3. Проведено исследование процесса диффузии водорода сквозь пироуглеродное покрытие световодов при температуре 300° С и давлении водорода до 50 атм. Впервые обнаружен нелинейный характер зависимости скорости диффузии молекул водорода от внешнего давления водорода.

Проведено исследование влияния водорода при температуре 300° С на оптические потери МС-световодов. Продемонстрирована возможность применения МС-световодов, а также световодов с сердцевиной из нелегированного кварцевого стекла в различных сенсорных системах и системах передачи данных, работающих в диапазонах длин волн < 0.9 мкм и 1.0 - 1.2 мкм в экстремальных условиях эксплуатации (при температуре до 300° С в водородной атмосфере). Добавочные оптические потери в таких световодах в указанных диапазонах длин волн не превышают 3 дБ/км после экспонирования при 300° С и давлении водорода 50 атм. в течение суток.

В заключение автор выражает благодарность научному руководителю к.ф.-м.н. С.Л.Семенову за постановку задач и неоценимую помощь, оказанную в процессе их решения, к.ф.-м.н. А.Л.Томашуку за полезные обсуждения и консультации, академику Е.М.Дианову за интерес и внимание к работе, а также всем сотрудникам Научного центра волоконной оптики за помощь и поддержку.

83

1. J.C. Knight, J. Arriaga, Т.A. Birks, A. Ortigosa-Blanch, W.J. Wadsworth, P.St.J. Russell. Anomalous dispersion in photonic crystal fiber - Photonics Technology Letters, 2000, vol. 12, № 7, pp. 807 - 809.

2. A. Bjarklev, J. Broeng, E. Barkou, K. Dridi. Dispersion properties of photonic crystal fibers. - Proc. ECOC'98,1998.

3. J.C. Knight, Т.A. Briks, R.F. Gregan, P.S. Russel, J.P. Sandro. Large mode area photonic crystal fibre. - IEE Electron. Lett., 1998, vol. 34, № 13, pp. 1347-1348.

4. J. Knight, J. Broeng, T. Birks, P. Russell. Photonic band gap guidance in optical fibers. - Science, 1998, vol. 282, p. 1476-1478.

5. A. Bjarlklev, J. Broeng, A.S. Bjarklev. Photonic crystal fibers. -Springer Science + Business Media, Inc, 2003.

6. W.J. Wadsworth, R.M. Percival, G. Bouwmans, J.C. Knight, T.A. Birks, T.D. Hedley, P.St. J. Russell. Very High Numerical Aperture Fibers - Phot. Tech. Let., 2004, vol. 16, №3.

7. N. A. Mortensen. Effective area of photonic crystal fibers - Opt. Express, 2002, vol. 10, pp. 341-348.

8. A.B. Fedotov, A.M. Zheltikov, A.P. Tarasevitch, D. von der Linde. -Enhanced spectral broadening of short laser pulses in high-numerical-aperture holey fibers Appl. Phys. В., 2001, vol. 73, pp. 181-184.

9. S. Coen, A. H. L. Chau, R. Leonhardt, J. D. Harvey, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, P. S. J. Russell. White-light supercontinuum generation with 60-ps pump pulses in a photonic crystal fiber- Opt. Lett., 2001, vol. 26, pp. 1356-1358.

10. J. K. Ranka, R. S. Windeler, and A. J. Stentz. Optical properties of high-delta air silica microstructure optical fibers - Opt. Lett., 2000, vol. 25, pp. 796-798.

11. J.C. Knight, J. Arriaga, T.A. Birks, A. Ortigosa-Blanch, W.J. Wadsworth, P.St.J. Russell. Anomalous dispersion in photonic crystal fibres -Phot. Tech. Lett., 2000, vol. 12 pp. 807-809.

12. T.A. Birks, J.C. Knight, P.St.J. Russell. Endlessly single-mode photonic crystal fiber - Opt. Lett., 1997, vol. 22, № 13, pp. 961-963.

13. W.S. Wong, X. Peng, J.M. Melaughlin, L. Dong. Robust single-mode propagation in optical fibers with record effective areas - CLEO'05.

14. S. John. Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices - Phys. Rev. Let., 1987, vol.58, pp. 2486-2489.

15. E. Yablonovich. Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics - Phys. Rev. Let., 1987, vol.58, pp. 2059-2062.

16. J. Knight, J. Broeng, T. Brines, P.St.J Russell. Photonic band gap guidance in optical fibers - Science, 1998, vol. 282, pp. 1476-1478.

17. В. Eggleton, С. Kerbage, P. Westbrook, R. Windeler, A. Hale. -Microstructured optical fiber devices Opt. Express, 2001, vol. 9, pp. 698-713.

18. J. Stone. Interactions of hydrogen and deuterium with silica optical fibers: A Review - J. Lightwave Techn., 1987, LT-5, № 5.

19. S. Girard, A. Yahya, A. Boukenter, Y. Ouerdane, J.P. Meunier, R.E. Kristiansen, G. Vienne. y-radiation-induced attenuation in photonic crystal fibre- Electronics Letters., 2002, vol. 38., № 20. pp. 1169-1171.

20. J.C. Knight, T.A. Birks, D.M. Atkins, P.St.J. Russel. Pure silica single-mode fibre with hexagonal photonic crystal cladding - OFC, 1996, vol. 2, pp. CH35901.

21. J.C. Knight, T.A. Birks, P.St.J. Russell, D.M. Atkins. All-silica single-mode optical fiber with photonic crystal cladding. - Optics Letters, 1996, vol. 21, № 19, pp. 1547- 1548.

22. A.M. Желтиков. Оптика микроструктурированных волокон - М.: Наука, 2004, 281 с.

23. P.W. France, P.L. Dunn, М.Н. Reeve. Plastic coating of glass fibers and its influence on strength. - Fiber and Integrated Optics, 1979, vol. 2, № 3-4, pp. 267-286.

24. C.JI. Семенов, Физические процессы определяющие прочность и долговечность волоконных световодов, диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, М. 1997.

25. N. Yoshizawa, Y. Katsuyama. High strength carbon-coated optical fibre. - Electronics Letters, 1989, vol. 25, pp. 1429-1431.

26. V.A. Bogatyrjov, E.M. Dianov, S.D. Rumyantsev. Structure of hermetic tin coatings of superhigh strenth silica glass fibers. - Proc. Optical Fiber Commun. Conf. (OFC'92), paper ThF-5, pp. 219.

27. F.V. DiMarcello, A.C. Hart, J.C. Williams, C.R. Kurkjian. High strength furnace-drawn optical fibers. - in Fiber optics: advances in research and development, ed. by B.Bendow and S.S.Mitra, New York: Plenum Publ. Corp., 1979, pp. 125-135.

28. К. Inada. High strength fiber and its proof test. - Proc. 4th Integr. Optics and Optical Commun. Conf. (IOOC'83), Tokyo, 1983, pp. 84-85.

29. R.J. Charles. Static fatigue of glass. - J. Applied Physics, 1958, vol. 29, № 11, pp. 1549-1560.

30. F. A. Donaghy, D.R. Nicol. Evaluation of the fatigue constant n in optical surface particle damage. - J. Amer. Ceram. Soc., 1982, vol. 66, № 8, pp. 601-604.

31. H.H. Yuce, A.J. Colucci. Strength and fatigue behavior of low-strength optical fibers. - Proc. Optical Fiber Commun. Conf. (OFC'89), 1989, paper WA2.

32. J. Zhou, K. Tajima, K. Kurokawa, K. Nakajima, I. Sankawa High tensile strength photonic crystal fiber - OFC'04, 2004, paper W12.

33. S. Chakravarthy, W.K.S. Chiu Strength prediction of microstructured optical fibers - Proc. SPIE, 2006, vol. 6193, pp. 61930B - 1 - 11.

34. T. Larsen, A. Bjarklev, D. Hermann, J. Broeng. Optical devices based on liquid crystal photonic bandgap fibres - Opt. Express, 2003, vol. 11, pp. 2589 -2596.

35. B. Eggleton, C. Kerbage, P. Westbrook, R. Windeler, A. Hale. -Microstructured optical fiber devices Opt. Express. 2001, vol. 9, pp. 698 - 713.

36. Е.М. Дианов, J1.C. Корниенко, Е.П. Никитин, А.О. Рыбалтовский, В.Б. Сулимов, П.В. Чернов. Радиационно-оптические свойства волоконных световодов на основе кварцевого стекла (обзор) - Квант. Электроника, 1983, том 10, №3, с. 473-495.

37. К. Nagasawa, R. Tohmon, Y. Ohki. Effect of cladding material on 2-eV optical absorption in pure-silica core fibers and method to suppress the absorption - Japanese J. of Applied Physics, 1987, vol.26,pp. 148-151.

38. M.O. Забежайлов, A.JI. Томашук, И.В. Николин, В.Г. Плотниченко.- Радиационно наведенное поглощение света в заготовках для волоконных световодов на основе высокочистого кварцевого стекла Неорганические материалы, 2005, том 41, № 3, с. 377 - 380.

39. D.L. Griscom. Radiation hardening of pure-silica-core optical fibers by ultra-high-dose ^-ray pre-irradiation - J. of Applied Physics, 1995, vol. 77, pp. 5008-5013.

40. T. Bakos, S.N. Rashkeev, S.T. Pantelides. Reactions and diffusion of water and oxygen molecules in amorphous Si02 - Physical Review Letters, 2002, vol. 88, № 5, pp. 055508-1 - 055508-4.

41. M.O. Zabezhailov, A.L. Tomashuk, I.V. Nikolin, K.M. Golant. The role of fluorine-doped cladding in radiation-induced absorption of silica optical fibers - IEEE Transactions on Nuclear Science, 2002, vol. 49, № 3, pp. 1410 -1413.

42. A. Krasilnikov. In-situ test of KU-1, KU1-H, KS-4VH, STU, SSU, Mitsubishi and Fujikura fibers on IR-8 nuclear reactor - In: 6th Meeting of the ITPA Topical Group on Diagnostics. 19-21 Feb. 2004, Naka, Japan.

43. P.J. Lemaire. Reliability of optical fibers exposed to hydrogen: prediction of long-term loss increases - Opt. Engineering, 1991, vol. 30, № 6, pp. 780-789.

44. N. Uchida, N. Uesugi. Infrared optical loss increase in silica fibres due to hydrogen - Journal of Lightwave Technology. 1986, vol. LT-4, №8, pp. 1132 — 1138.

45. J. Stone. Interactions of hydrogen and deuterium with silica optical fibers: A Review - J. Lightwave Techn., 1987, vol. LT-5, №5.

46. A. lino, М. Kuwabara, К. Kokura. Mechanisms of hydrogen induced losses in silica-based optical fibers - J. Lightwave Techn., 1987, vol. 8, № 11, pp. 1675-1679.

47. P.J. Lemaire. Reliability of optical fibers exposed to hydrogen: prediction of long-term loss increases - Opt. Engineering, 1991, vol. 30, № 6, 780 -789.

48. R.W. Lee, R.C. Frank, D.E. Swets. Diffusion of hydrogen and deuterium in fused quartz - J.Chem. Phys., 1962, vol. 36, № 4, pp. 1062- 1071.

49. J.E. Shelby. Molecular diffusion and solubility of hydrogen isotopes in vitreous silica - J. Appl. Phys., 1977, vol. 48, № 8, pp. 3387 - 3394.

50. J.F. Shackelford, P.L. Studt, R.M. Fulrath. Solubility of gasses in glass. II. He Ne and H2 in fused silica - J. Applied Physics, 1972, vol. 43, №4, pp. 1619-1626.

51. P.L. Lemaire. Hydrogen induced loss increases in germanium-doped single-mode optical fibers: long term predictions. - Electron. Lett., 1985, vol. 21, №2, pp. 71-72.

52. M. Kuwazuru, Y. Namihira, K. Mochizuki, Y. Iwamoto. Estimation of long-term transmission loss increase in silica-based optical fibers under hydrogen atmosphere - Journal of Lightwave Technology, 1988, vol. 6, №2, pp. 218 - 224.

53. R.M. Atkins, P.J. Lemaire. Effects of elevated temperature hydrogen exposure on short-wavelength optical losses and defect concentrations in germanosilicate optical fibers - J. Applied Physics, 1992, vol. 72, № 2, pp. 344 -348.

54. А.Т. Taylor, M.J. Matthewson. Effect of pH on the strength and fatigue of fused silica optical fiber - 47th Int. Wire & Cable Symp. Proc. 1998, pp. 874-880.

55. S.L. Semjonov, M.M. Bubnov, O.V. Khleskova. Susceptibility of static fatigue parameters of optical fibers to environmental conditions - Proc. SPIE 1995, vol. 2611, pp. 49-54.

56. R.K. Iler. The chemistry of silica - New York: Wiley, 1979, pp. 9095.

57. S.M. Wiederhorn, H. Johnson. Effect of electrolyte pH on crack propagation in glass - J. Amer. Ceram. Soc., 1973, vol.56, № 4, pp. 192 - 197.

58. К. Nagasawa, R. Tohmon, Y. Ohki. Effect of cladding material on 2-eV optical absorption in pure-silica core fibers and method to suppress the absorption -Japanese J. of Applied Physics, 1987, vol. 26, p. 148 - 151.

59. A.V. Amossov, A.O. Rybaltovskii. Radiation color center formation in silica glasses: a review of photo- and thermochemical aspects of the problem -Journal of Non-Crystalline Solids, 1994, vol. 179, pp. 226 - 234.

60. D.L. Griscom. Optical properties and structure of defects in silica glass - Journal of Ceramic Society of Japan, 1991, vol. 99, pp. 923 - 942.

61. D.A. Pinnow, G.D. Robertson, J.A. Wysocki. Reductions in static fatigue of silica fibers by hermetic jacketing - Appl. Phys. Lett., 1979, vol. 34, № 1, pp.17-19.

62. T. Shiota, H. Hidaka, O. Fukuda, K. Inada. High temperature effects of aluminum coated fiber-J. Lightwave Technology, 1986, vol. 4, pp. 1151 - 1156.

63. C.M. Zvanut. Method for making a coated silica fiber and the product produced therefrom. - U.S. Patent No.3428519, Feb. 18,1969.

64. C.K. Kao, M.S. Maklad. Water resistant high strength fibers. - U.S. Patent No.4183621, Jan. 15, 1980.

65. P.J. Lemaire, K.S. Kranz, K.L. Walker, R.G. Huff, F.V. DiMarcello. -Characterization of hydrogen diffusion in hermetically coated optical fibers in Symp. Optical Fiber Measurements, G.W.Day Ed., NIST Special Publication 792, pp. 43-48,1990.

66. F.V. DiMarcello et al. Hermetically sealed optical fibres - Patent No. US 5,000,541 of March 19, 1991.

67. K.E. Lu, G.S. Glaesemann, R.V. Vandevoestine, G.Kar. Recent developments in hermetically coated optical fiber - J. Lightwave Technology, 1988, vol. 6, № 2, pp. 240 - 244.

68. H. Itoh, Y. Ohmori, M. Horiguchi. Phosphorus-dopand effect on hydroxyl absorption increases in silica glasses and fibers. - Jornal of Non-Crystalline Solids, 1986, vol. 88, pp. 83-93.

69. V.G. Plotnichencko, V.O. Sokolov, E.B. Krykova, E.M. Dianov. -Hydroxyl groups in phosphorosilicate glasses for fibre optics. Jornal of non-Crystalline Solids, 2000, vol. 270, pp. 20 - 27.

70. A.B. Ланин, K.M. Голант, И.В. Николин. Взаимодействие молекулярного водорода с легированным кварцевым стеклом сердцевины оптических волокон при повышенных температурах - журнал технической физики, 2004, том 74, № 12, с. 61 - 66.

71. Е. Regnier, В. Poumellec, P. Guitton, G. Manolescu, Е. Bourova, L. Gasca, I. Flammer, P. Guenot, P. Nouchi. Infrared optical properties of highly P doped silica fibers: a spectroscopic study - Glass technology, 2005, vol. 46, №2, pp. 99-102.

72. Y. Ohmori, H. Itoh, M. Nakahara, N. Inagaki. Loss-increase in silicone-coated fibers with heat treatment - Electronics Letters, 1983, vol. 19, № 23.

73. P.J. Lemaire, A. Tomita. Behavior of single mode MCVD fibers exposed to hydrogen. - Proc. ECOC, Stuttgart, 1984, pp. 306 - 307.

74. A. Tomita, P.J. Lemaire. Hydrogen-induced loss increases in germanium-doped single-mode optical fibers: long-term predictions - Electronics Letters, 1985, vol. 21, № 2.

75. A. Tomita, P.J. Lemaire. Observation of a short wavelength loss edge caused by hydrogen in optical fibers - Postdeadline Proc. ECOC, Stuttgart, 1984, paper PD1.

76. J.Kirchhof, S. Unger, L. Grau, A. Funke, P. Kleinert. Anew MCVD technique for increased efficiency of dopant incorporation in optical fibre fabrication - Cryst. Res. Technol., 1990, vol. 25, № 2, pp. K29-K34.

77. W. J. Wadsworth, R.M. Percival, G. Bouwmans, J.C. Knight, T.A. Birks, T.D. Hedley, P.St.J. Russell. Very high numerical aperture fibes -Photonics Technology Letters, 2004, vol. 16, № 3.