Нестабильные радиационные центры окраски в волоконных световодах с сердцевиной из чистого кварцевого стекла тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

лИМгё'ШКДО онюш/сжй РЕШЮЩИ К

}'йрдак: тргдошго доеного' штш.^^штстштй mis&cягьт ■ /-шеш'М.Б.ломсносот •„

,На правах ругшиса ; ' уд.к 6Í3I.7.0G8.4..002.

, - [ 'Яврпсчйп Еввщ^Шарла&ш. v

' КОТШОТШЕ -РАЩШИОККЬЕ ЦЕНШ 'ОВРйСКЙ- .-'.„В.ЗОЛОЮШШЕ СБЗГОЮДАХ С СЕРД^ЖЮЯ '23 1

' MHCIGIO яагшоою СТЖЙ "

; ■ (01-04.05..—' отаака)

' ABT 0 ? В О Ï. Р Л Т,..,',',/ „ , .

дапсертпцш: m оопохпнпе ученой отепеш ■ -:';'жавдалпга $изпко-мате9«а1.гзесг4Г œçnt /

MîCKiia

-РЖ г.

раЗота лнш'йяена в отделе еслокснпой оптики Кнсяксучь общей фазика АЛ СССР и в отделе - '

физлпзсык проблш квантсЕОй электроники • ЮЕИ. ядерной Фезшеи пк. М.5.Лош1Морзза .

НаучЕ-ае рухогодотели: член-дорреепоедент АН СССР , ДКАНОВ Евгений Михайлович;

• ; .....хавдвддг .фгашьммемгтическк: .

• ' наук, старший яаучшй сотрудник ' ; . V •, ЧЕРНОВ'Яаьед Вла^таровгк, НШ ' • ^ • •' ядерной фИЗШШ МГУ Щ, М.влоцоеооойо ^

Офпидалышб ошоненти: доктор фгзшсо-иагематЕческюс тук, ■ : . • старший научный сотрудник ' ' ..'

V. ( ■ ■ ?АВД1Г Виктор Александрович, •'. '

'. /ИЕСтктуг химической физика АН "СССР; • • каздеда? физжо^дателатическмс наук,>: . сзарнжй наушш;! сотрудник■ :

, . ,, -ШИИЕ ЛвгееЕй Петрович, ШИ. г/"•' ■' / •• ' табельной лрошшюнносм. •;;'.«., .

.Ведущая оргашмацш: ГВШШ ВНЦ "ТОЙ 'им. С.Й.Вагпжна1' V'

Задета состоится "2.С« 02. 19ЭВ.Г. ь часов на заседании Слецшлпзгрошнного Совета Д,С53.05.ьй ШИ ядерной флзь ИТ по адресу: *у Мосгва, Лошкадм.-года» НЕШФМГУ; I,? корцуо,.-. ауд. 2-15. ■ " '.',.•'•• ■ ' ".У. ;."'■/■..'

• Автореферат разослан г 199Ед'. :: . ;.'. -.:

Учений секретарь Совета- . , ,, ,

кандидат фазико-массмагичваглх еаук .

. , Д. . О В Щ А Я X А Р А 1С Т Е Р И С 'Г II К Л Р Л Б О Т К

Одним из направлений ре&тжп волоконной оптики |г:оолз1П!с волокоиго' - оптических систем передачи информации, способных «функционировать в по,.ях ионизируюцзп радиации. Основной проблемой при этом делятся ухудкшше параметров еолокои--ссетоводэв: действие конизирушеа радиации приводит к резкому иозрастгшик их оптических потерь из-за ' образования радиационных дептроз окраски в натериале сгрдцев.-гны.

Наиболее радкаш'.онио - стойкиж ерзди скетоводоз с рабочими длинами золи в области 1600-800 кн являются волоченные световоды о :ердцевино!1 ип делегированного особо чистого по мшсропримесям ¡эреходык ис-саллов ксарнеиого стекла, однркэ эксперименталышэ юследйваикя похаьалч качественное отличив состава их радиационных ¡ентроа окраски от радиационных центров окраски и премшиленных :варцевих стеклгх. й особочиглш кварцевых стеклах ко наблюдаются вдчыдеоша-с центри окраски,'ассоциируемые с шкронриместш поре-" :одных металлов, характерные для промшленьых. кзгрнзвих стэкоп; адиациоакчз центры окраски, ассоциируемые с уда изученными соб-твонкши дефектами егткн кварцевого стекла, не даю-; вклад в поколение рабочего ПК-диапазона ' длин волн; уровень игпод-.яших отерь, заметны? и волоконных светозодах (10 им ), но • огистрируется в виде спектров и объемных образцах стекол,- тохно-эгичеехгая операция вытяжки специфична для световодов и влияет на Зрззованке предшественников радиациснних цонтрэв окраски; к езе-. тодам трудно применить мптодо! $ПР-опактроскопии для исследования' 1раиагнитаых центров из-за нвшвщих сигналов оболочки и опорной >у5ки, и д.. Природа радпзцкт-ших центров окраски, формирувдих шздешюе поглощение в вплокоиньи свэтовозлх"'с ссрдношпюя из

: нелепировпнw p кйэрцеьог о crennii,, a'■ также'мзханизмЫ tat} ? ;o6pi3i>.ea-нщ в практически tie изучений . -.'.Ч,11;?:?-'-'Г vVitl

/. ' ' Радиационные центры (окраски, иоавю; условие 'pis долить''. ;на .* ста-i билнгде 'нестабильные по кх времени чсзии при /комнатной * темперам. ,тур»'1;<бЬа.ыве. мяи. ыеньио нескольких суток). Ръо'т хбкценграитг' vcia-i' б'нлшос;рцдизцконнш; цемтров окраски; с .'■ рабочих ■'. диапазонах .длин'' fewer определяет "сроки слу-л(5ы световс^оз,а • концентрация'?. М.кремя;. распада; «еетаби^ыпл ^цвктрсв; оУрас'кк определяют.. времч ;

?taut »ц .раисцсхаособносхи. ...IIpousccраспада .нестабильных .. центров,' шве? ;.'га«.жо, обуславливать рост 'стабалького наведенного пэглоцкки*^;: Й г'редадунш1 исследованиях,. Зчли зарегистокрдёаны 'отельные пес.т&бклькыз цэ.лри й^'л^квзаш,.уэкоторые, им',* свойства, тнкжо J, ■'алкяиио .способа изго5свлени.ч световода'на иу кокцеотоафой. OjttiaKq^ не. ¿ыл 1!з>-чь!1 епоктраль'ьм состав иостабильного наведенного/ г.оглон^ ^Dtdira^,,'свинства и природа радиационня?',usi«|poB"<)VpaoKHi"»¿Ipo'"¿ой»-,; . , 'ь:- так<*г причины 'влили^ш.^гехнологи^аокйх' npoLteccoa./¡Остался;;

нивыясненшм: вэпррс <>0 Гфсдшесяввнцтсах н-роль ¡.'технологических'.^ 'пршссаП, физаческн растзорешьпг в 'сетке стекла'гааов,.^'.у '' ■ ШУИ» ЛКССГДТлИИСШОК РАБСГК. 3 рамах, задач разработки ради-.' дцконко - 'стойких волоконных- :сво^.'Овр'дов . н "исследования '; природа ;■ .радиационных .центров окраски - ih ?беепр«иветх' квзрцввш ' .атоклах . цч'лью работы ¿к'ляетсл кг.сдудозание ¿шет^бильшх .^дашш^нм^^ивнт^,. ров фраЬки Гв доьнеГпвоы РДР), в- ¿оЪ^ш^/сбвтоволах. ; 't»on иг листого 'кварцевого, стебле I» Сорос ияйиг->тн<к ртралаящой :о0о-,'. • дочкой (р ¿альнеПигвм ВС), :» импшеч

' Sr. создание мётрдаки i; регистрации спектр»«»': поглощения Ви пг;' икрчкоы чиюктральном диакаэоне <»£¿0-300 ки) при тдоюяьтурв .77.- К после' ооадопотьия .чогшз'^/х^го.^^йе^ц при, Towiepai>раз; $7}' и j .300 к; ■ ' " ■■.■.-•..''

- после ¡юлучекия спочтров' еззкикла задача изучения их структуры и физического разделения на состанль'ютлс полосы, а тают» пзу-чоиия'г.шЛстч от и:: полос: уяиовш* образования, термо- и фсто стабильности ; , ; • * ,

- исследование влияния технология получения заготовки и способа вытяжки ВС на структуру полученных с.пектроа; ■

- исследование природы и построение «одели К]0, образующего нестабильное поглощение з блшшок Ж-.ипапзззио длим волн (Н-яК) и определяющего 'радиационный пгранетрь; ВС в этом спектральном диапазоне. ,

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ЗЛЩ1ШВДИ полошшя '

I. Показано, что п спектры наведенного понизнруюгач у-излучониоы поглощения (НШ ПС при 77 I! в спектральном диапазона

ц

1900-300-им при дозах мо.чьне и порядка 10 рад дают, вклад как минимум одиннадцать типов РЦО нензвестноП природы, разлпчгювдеся по сбопп термо- и ¿¡отостайильиостп. Проведена нх класс п^икашн в зависимости от условий образования и стабниыюст!'. Семь тиной РЦО трегистрпроракн оперпие. Оценки показал«, что образование нестабильных при комнатной температура РЦО является ' эффективным меха-, шзиои стабилизации перногачалыых электронно - дырочных лаг>.

?.. Обнаружен эффект Фотошиг/ци'розачнь'х переходов между РЦО )азли'-'них типов. Эффект терыостшлулкроианксго создания РЦС, ранее. иаблгадавпиКсп в волоконных счетоводах только для полоси ¡Ш 800 нм, 'бнарукен для трех других полос НП, .

3. Установлено влияние технологии изготовления заготовки и посойз вытяжки ВС па концентрации зарегистргрсв'эннш РЦО различив типез.

'1. Прздлоуога модель РЦО, доминирующего в спектра:: НП ВС з лижне-н ИК-диггаэоно лиге волн при 77 К (ниохотекпоратуриого ЙК-

- е -

пеглоиенча),которая' объясняет!и аппракемшрует форму иго спектра-;-и $opvy ппка термически стиыулированноч гасминесценцгч. (TJÍ): I25 Кр;; í:na тзюке сСъяЬннот их терме-'и фотостабильность; -Модель построена"^ па оснсиз сьойств автолокалиэолаьных 'дырок,: ааходадахся на Допели*-aoBíHbiux. no Андерсону "состояниях верхнего ' крап . -валентной йбны;.;; спектроскопические проявления автолокализованных : дарок Ь чистых \ кварцевых стеклах обсуздаотся впервые. . : • ';/'• -. - V"

' ПРА1СТЧЕ(ЖАЯ ЦЙВЮСП/ PAIJOTLÍ ' '" " У / • -' * V^^' • ■ ■ ¡ 'У I . Порченные результаты необходимо' учитывать при'У создании.;« радиаиионно - стойких волоконнмх световодов с малый временем; восстановления оптического"пропускании или работахадх/в поло . понизив, руючеЯ радиации, а такжэ водсконно - оптически* датчиков Унионизм- ' рувдих излучений; ■ , ■ ' ">, ''-^.'iy-l

• • ; 2. Для погышения р.чдиационко оптическое устойчивости- -.edJiq-.1l конные световодов' в .области блишгаго ЙК-диапазона длин ь'олн- необ- ; холимо изучать РЦО; ' образующие НП и . видниом- Уф-спеутральньгх' диапазона*., кз-зг--эффектов фото- и" терыосгиыулирог-анчшу'-переходов;, иэаду 1'ЦО. ■ ■ ' ■ ':...'. .."•..'■ ■ ■' • ..-;..'

-' 3. Показана принципиальна» Ёозможносгь' оптимизации технологи-<, 'чосксго процесса изготовления ВС по его радиационпо - оптической;1 устопчизостк к нестабильным РЦО, в рабочих .диапазонах - длин -волк? ¿олоцонно - оптических линий связи.: Сроди ксследоранньо; типов .ВО лучшими по зтоьу параметру оказались образна,, изготовленные по технология VAH к вытянутые гезовой герел'кой; . . > -;Т:

■ 4. Предложенная модель низкотемпературного Ж-поглоща'ннл поз-, воляет проводить целенаправленны« исследование с цель» -.подавления; процесса .аг-толокализации дарок на мелких ловускахУ •', ■ •'-'•

АГРОУЯШ РАБОТЫ.' Изтерналы', включенные в диссертаци©!'-. доела-'.;' давались на 5 Всесоюзной научно технической конференции-по квгр-

¡ ; цовому ,стеклу (Ленинград, 1983), 7 Dceco¡ooi:ofi конференлш по воло-•ксьно --оптически' лшшли счязк, (UocKB.i, 1984), 3 BceooajMOft кон-'''фвЪенцнк молодых ученых и глеикалистсв -Тооретическая и прикладная '.оптике;*, Цзнииград,.' 1983), ча 7 Всесоюзной симпозиуму но оптиче-схим н спектральный свопс7аан.стекол (Ленинград. I38Ü), на 15 КЬл-дуьародаоы конгрессе по стеклу (Ленинград, 1939); г тыгже i;a сечп-; 'нарах отдела Еолсконнэ'Д оптики ИСФЛН СССР :i отдела Фнзичгских . проблем кзантовоП электроники НИйПФ ЧГУ.<м. M. Б. Ломоносова; на Хшонссовста чтемлх 1.1ГУ им. ■ I.J.В. Ломоносова С IOS?;.

. ЯУЕЛЛКАЩЯ!. Основные результата ллссертаинн опубликованы в°Ю /'печатных' работах . • ' . ' , ■

■ ' 2. С С Д В Р Я' Л IÎ П Е РАБОТЫ.--

••■';'; , .- У,': , ■ '-.'.'... .-;■,'■.'.'-

;; - СТРУКТУРА ЛИССЕРТАЦЕП,-• Диссертация состоит из есопонкя, .ноти-Ъох глав, заключен!'« и списка 'цитируемой литературы. Работа нало-кеь'а на 133 страница;!, ссдеотиг 29 рнсунклп,. 3 -р.зо'лпд. Списо.с литературы содержит Î2S иэиноковгипй.

-B*D СКЗЗЕШШ сфоркулирэсгш акгуглытсть, • неуч пая мсвизна » cciioBKÜs ao.r:ü днссертацнокноП работы.. Кратко • пзлок&пс- оодерпгимс материала.по глаьаи. - • '

В ПГРБСЙ РЛАРЕ приводен обзор литературы пэ честабгиьннм радиационным цеп граи окраски в чисти; кззр-деыя стеклах и волокон--•пых соетозодах на >':< oçuobu i: цель» прояснить, поста.юшгу ьадачи члссертзшгсинся работа :> актуальность нровядеыюго в ее рдц.та.*.' исследования. •

В h I. [ рзсо.:о?рспи результата иссл&доваыт нестабильна опсктрсп НЛ 5С. Спектры разлелеш авторам»-: исс;:рлоеш-:ий , кл; ссс-ток-дне п эснозпоа им слолр'д;« полос, полосы |Щ с мша-иютоы оголо

800 полог-' Ш с максимумом около 670 чн, бесструктурного* "сзрого1 поглощения, простирающегося от полос КГ! до -"ранним иссле-, довак:'ого диапазона 1900 нм, крыла УФ полосы с максиму!-юн <450 ни. Перечисленные полосы 1Г1 взаимосвязаны, причем процессы взаямоп-реобразовапип исгут бачь иак тормо-, так л фотоинду«иров^иньми.:

I ■ ■ •

Ргсги этрень- свойства этих полос по литературным данным. К основный характзристикам этих полос относится вреня их распада пун , комнатной темдературо, свойство фотсобеспвечпьачивания, то ее'Л распада под действием ннтенг.шзноп световой засветки, а также термического восстановления (частичного или полного) после фотообесцЕечивания

Длл объяснения свойства фотосбесцвечпзаник нестабильных РЦО в литературе предложены две в принципе возможные эмпирические схемы; модель ¡"резервуара" и модель проыекуточиого ьепоглощаюшего состо-• ' нния. Модзли для указанных нестабильных РЦО. в литературе : отсут-' , ству-от. ■ ; ' :. , ■ ., • '•'.-..

В & I.?. рассмотрены литературные данные по нестабильном р?.диац;'оннш( дефектам е обьемиых образцах беспримесных кварцевых., стекол. Дли таких РПО сущсткуют модели; структуры, поскольку эти подели определяюгсч через корреляции ЭНР-сигкалов с доупшн спект-роскопическши параметрами. :

' Как' нестабильные парамагннтные дефекты . исследовались Н г.онтр, номостиковый кислород, Е'-центр, примесный радиационный парамагнитный иентр формил радикала (НСО),'корреляционные зависимости интенсивности красной (¡«отолшинесценции 63' им. Наблюдалось значительное дкухстадийиое изионенио концен-фс-ций указанных дефектов в температурных интервалах 100-130 К (и°-за диффузии . Н.") и 170-270 К'(из-за диффузия Н2). ' ' " . -

' , Результаты проденопстрироьаши роль "рсдиолитяческогр молекулярного водорода в Х-радиолизе Зх02:СН, отличную от влияния

Оизнческн -растворенного молекулярного яэдорсда, и по Гриыкму • .являются сорьелньл! аргументом'для того, чтобы считать, что ыедле.ч-• нып распад НП в волоке ншлс световодах _ с' сердцевиной из чкеюго кварцевого «стекла ;при коинатней темпоэатуро полностью /гоктролк--ру-зтея процессом диИузин' рапиолитйческого молекулярного водорода.. Общий подход :: проблеме з,п;я;шя •¡¡■иянчески растворенных технологи-» легких rason на ргдкациенно.-'; оптическую•'устоЕчивосгь гаериеылс •'стекол бал разлит A.B. 'Аиосоеш». Поздно!? появились работы Ррнекома ir др.',. "в поторих обнаружены и интерпретированы нестабильные сигналы ЭЯР- от ыевдоузельпщ . атомарного' хлора и колзкумрисго иэна eil. Сообщается также об обнаружении ear двух радиационных парамагнитных центров - делокали:зог>г.нг1ого 5 -пептрз ч бирадикаля.

'■ Процесс разрушения нестабильных радиационных дефектов . ho'.wt

сопрозокд.чться лшинеспонцией. iB области. гсиперат/р 77-400 К в

ме.пеп.рованних чистых пс примесям металлов квгрием« стеклах

иапестяы три /типа пч кривых зависи/осгн интенсивности тгрдал-о-

иинесценцип от температуры. "Перш ¡Я пик п области ПО-ЮТ К ¡к.блз-

дгется п. стеклах с большим содержанием групп ОН :i связан с ис"ез-

о о ■

сопением 1 оПР-смгнала Н -ьентроь". В -сухих" стеклах И -центр1.1

че пабл'одзктс.Чг- но в области ¡25 К находится 'другоп пик термотам;:--неспенцик. /¡о данной диссертационной работы он по был интерпретирован, его интерпретация рзссиотрена з главе 4. Следующип пи:< тср-лежминпеценшш находится н области 1СО-2СО К; он. иидмме, связан с процессом диффузии IU.

В & 1.3 рассмотрено влилкпо технолога! взготовлепш:. сс'рагпоз ia концентрацию и ус^сПчиность ностзбпльних радиационных ; ^октос.

Лптеоатурнмч донг:*1» указгваот па vo, 1,тл парагдатрм рлгяюыгск-алс .pi'Trr.-R' (с T't-t чкеге и ш стзбк л (>м<у. ) с:мьио -гг спо--;с-

J.'i ii'.ij.ic^y; 1«..го ctparva. 410 ■.'щ '-.

для и>: интэрлретации и в&чио для практических применений ..-На кон-, цоктршт радиационных дефектов ВС мсгуг влиять. _ _ размерь;'. горячий; зоны и скорость гатягиванил волокна, дпанегр сретозда, концентрация групп СК. В рнде работ Грискоча показано, что на. стабильность в'-ценгров з объемных образцах отшивает зльяние содейгание./групп,' Orí, термммсскал история исследуеноге , образца; а Тэкже характер облучения. В сегке стекла могут содержаться значительные концентрации cij и но в зэвисиусста.'от особенностей технологии. Гфи-' сугствке этих примесей тгюче может'приводить к изменению. стабильности радиационных л^Ф-^'-об уш к их образованию. Г 'пегим сообщено, в котором "ри.?7 ^ а спектре ЦП объемных образцов анализ показал наличие трех связанных с хлором лоло'с ИП: ' с. мзкеишуиом . более 5,5 Чч» < <025 им), 3,05 эв <314 >.ш) и ?,93 эв (416' ни).;.

Авторы считают, что первая голоса, которая • фотообесигечивается .' язяучениры с энергией светового кеан?а 1.8, 3.0'и 4.0 эв одновременно с полосой ÍH 3,95 эа, принадлежит Е*-центру,.- находящемуся, -рядом с центром ci® . Полоса 3,95.»а' принадлежит цочтру с X?,..'■■& полоса Е;98 эв принадлежит дефзгту ci~.

ВО ¿¡ТОРОЙ РЛАВВ описана экспериментальная методика исследования споктроЕ нанесенного поглощения з 5олэксннъос световодах.. Исслодовглись езетоводи с сердцевиной из чистого кварцезого стекле и отражающей оболочкой из борооиникатниго стекла. Заготовка евзто-пода типа CAI J была получена ксп-меч-одои, остальные .-'■ ■ методом . "штабик -, трубка", причем штабик изготовлялся VAD-t/отодои, ovpo-мегодок, из сингзтическогс стекла КУ-I. Светоиодь вытягивались из одной л той жз заготовки кислородно - водородной горелкой и гранитовом нагревателем и имели азличные.кочиентрации групп ОН.

Для облучения иолольаовалгя кобальтсвыа источник с энергией ^-кванта 1,2 Ыэв. Облучение свогоьодои просодилссь при температу-

- и - ,

' рах 77 К нлк-ЗОО К. Регистрация ссох спектров, а тат<1 стимуляция '.счетоводов; лагерным излучением проводилась прм 77 К. \

■ В. г. 2.1 описаиг. экспериментальная установка и метод регистрации спекаров наведанного поглощения в волоконных сиетоподах. УстаЛ .

новки построена по' двухканальпоп опти'чскоп схему, автоматизирована на осьовв чмкрсЖМ "Злгпро.'.иха ДЗ--28" предназначена для исследования спектров ДО пои 77 К и эффектов фото- к термостимули-рованных неротсодое РЦО а спектральное диапазоне IЦОО-.'ЗОО ни.

Спектры поглощения снималась либо кетовом обл&ыыванин, либо методом отжига.- тогда сравнивались массив» «анчых, поиучомннх посла оташга сватозода цо 600-01:0 К. Спектры фотяобесцвечиБаппя получались в ЭБ'И как разность спектров Ш1 до и поело воздействия ; гсоответстаукэдего' дозорного излучения с длинами волн 1050 ни, 633 нм, 337 нм, 458 гЧ ' • ■ ' V « 2.2 является заключением « 'главе. Я.'

ГЛАВА 3 посвящена исследованию ностабиньнья споетров Ш ВС.

В & 3. [ проьедеч анализ спектров ЦП ВС типа (а1), которкР пзге-.гал, что температура образца ео гареып облучэнчя определяет состаЕ л концентрации практически всех ьослодуеиил РИО. По свойству образования РЦО разделены на "ннскотонпературнио'' - онч образуются, прй 77 К и не образуйте» пои 300 К; "тысокотемпергтурные" --; образуются при-; 300 К к ке образуйтей пря 77 К; и "общего" тьпа -образующиеся как лрк 77 К, так и при 300 К. 1'ы видим два механизма, которые могли бы объяснить ото. Бо первых - распад Р£С при 300 К за 60 с поело окончания облучения пород охлаждением образца при высокотемпературном облучении; во вторых - участие фоноисв в процессе образования высокотемпературных РЦО, т.о. с-уць^тяопгчие пэтэышс.гльного Слрьэрг, которын требуется преодолеть длл стабилизации". Фрагментов высокотемпературных радиационных дефектов.

12; г;

,6 проделях е^мх трезг групп выделены оклады в спектры ДШ отг-РЦО, различающихся' по стабипьнесги к "зоздействию лазерибтЬ излуче-?,; ния и по температурной стабильности.".- Дмг „• определения -.„ najp.auf.Tpoe^ '• разделенных ао фо1р-:и 'тзркостайилънос'Ш полос они, были анпроусн- ;-кироьг.ны полосам-! га/с'розой формы,- Резулгтати приведены.в. таблице.;

Таблица" I- , , • '•. '. ■' ', .-,'.;•.•' .-; \ ; . .-.. '.'. ■

, Колоса Ш

<• Тип !. РЦО

Л ; .1 :

Обесцвечивание '"¡.'Создание I Расчет«;! -Полу- ,, _ из луч.- Лааера I иьлу^с-. I -ценхр , ; очркга , •I кие» I полосы I Чов) '•; I -лазера ,!;.(.эв>-\ ..I /.-

Не-.Чл 1 Кд

Н-КК '_ -КК-пог.ч. "гОО им 670 ни. 550 нм 500,нм 380 нм 380 ч и 340 нм •УФ-край' УФ-край

1.К-Т . .1 ОБЩ: В-Т' I 8-Т 1.Н-Т -1 ОВД !-СЩ.. ! 8-Т 1.0БЦ ! ОБЩ , I ОБЦ

I -

I -4-.

'. ( .+- '

• I V ■ (-'-

■ I "т.-

• I !

1 '-К'

- 1 +

.-5'1 *

'•-/г.* • 1 >,

;'! V-.1

- I

: } + ! + .

- •-!'.♦■.

. <0,83 ■ 1 >С, 27

- ' » ¡не опр. ¡..:ю опр.

-'.'-'" I 1,5Ь '. > 0.41''

1 1.35 10,24 '-7;

! + '-.: ' . : 2,25 •-.- : 0,*0 (..

'.Д. - 2,.4В .'•' -1 0,35 ''. 1 + , •( не опр. I но опр. -

:.! з,2б .; 0,02 . ч

д ' ; 3,65 I 0.37 : ;

:.'.''1. - '. I >4,0Э I >0,5-2

'•' Г -V ''..» >* 00 .1 >0, £2 ,

Наблюдалось не точько разруоение РИС, но и их образование под, действием .излучения азогного лаззра. В 'данном параграфе рассмотрев ■ но ■ образование Н-Ж вплоть «о уровня, пргвосходящего перзоначгль- ,': . ньт, при разложении полосы ЗДО нм излучением азотного -,явзвра; а

?ак»э.'.корреляция интенсивности Н-ИК с интенсивность» полосы СНУ пи». которая■термически восстанавлкванзтся после фэторазрулгсния. \нализ показал, что РЦ.0 полосы нн юяио рзсимьтоивать ' как

зезерзуар'носителей, 4отеьозбуждони« котормх приводит к гапоЛпяник; тоаушеч, оСр&зумщя Я-ИС; Емкость . '/Ф-резорзуара достаточна д.чл\ стократного:создания Я-ЛК на уроглэ», соответствуикем. ^'-облучон^«: ipnК, поэтому повыгаоние радиационко - опгкческои ■устойчивости . 313 следует связывать тага»,/с уменьшением концентрации ловушек, >тветственн1К'за ИТ Б.УФ-диапазене. ' !

• В s 'З.Е исследованы термоиндуцированные переходи нестабильных 'ЦО ВС. Рассмотрело вликниэ сдана обчученчих" ВС'•типа . al . до' )азлич1;:лс температур на спектры их Ш с целью определения, торное-. габильнооти полос Ш; Эф&ектизныг) температуры 'отянг'з полос. ИП - по грозив 0,5 от воличик» поглощения после ^-облученкя приведены ¿в габлице' '2.' Для каждой ¡»"полос .обедего''т»ша . ,?80-' 'я; 340 им после )блучёнип при 77 К и ЗОО К эти температурь, рнзличагта;. хоти уерш ^ юлосысохранлчтея. После (¡•отообнеивочкванин Ц/о> излучение«. io-:«e лазера кабтздансн кгермпйткиулкрбвшайК рост отдельных- полос;

•,'>•\ 'V, ' :л' r'v. ';■'*';V . ' ■■. ■,{.■

'аблш;а 2 .■ 'v.';-,"/^ --• ''•;"/," '.'■'•'.•' ' V. • ,.'-:'!

■'.■■■"' ... ¡ ■ -' ; .>. Полоса поглощения .-

• ;: ' 'Г Н-ИК 5 070 кн.»; 550 та i/.Э8Э чм ¡'.340 mhy.

Т оттага, К: i . . ) , : • ; i. .'-■ ' ■ r~:-

ослй обл. при 77 К ¡ IZO ! —•"_;'! 120; ; 1 240; ¡ 300 • i осле обл. при 300 Ki --- i 300-.. ¡ — -V 1, 300 . ¿ 570 " ; .

- í 4

"T ИйХС. : кр.. 'XOPbCGt». I , I I ; • . ' i-

f.cc;no• m,o нзл. ¡ ■ '-,"'■ i , : .. ; . i ¡ ,V.\ ¡ •

.'Не-Рв'мзера ! _ i --- ¿250 .1 150 ',!'"200 !•"> cOO ' 1

i' 3 & b.S иоследованэ пли дшатехнологически/ факторов на обра-, 'ftouaniir"> Н'«стабильных Р'ДО - - мзмзнвние способа вытяжки световодов 1<з с ;пой и той я,б заготовки и различных способов ивго'.'овлеиия сердце-:jhh"jí. Окг-за/ссь, что укззанкш технологические факторы контрастно прояБлнюгся н? концентрациях РЦО к поэтому 'они могут оказаться хороши диагностический инструментом ДЛЯ контроля тсхнолоп.чоских , параметров OCWTOBCBOB. '• , " . «.. . ,

Способ получения загоювкк световода влияет как на интёнсиь-носги отдельнкх полос 1Ш, та* и на среднюю rio спектральному диапа-аэиу Í900-200 ам велччнеу'НП световода. Среди ксолодовакнах свето-Ьодов каиЯепьпрс- ра«:гцион»о - оптическую устойчивость имеет ííah-•• cnt-товод«. ílo сравнению с ншк Mcvu-csei воды характеризуются эяа-чит^льче. бзльдей ' величиной наведенного низкотемпературного поглощении :i полос til 670. 550 v, 330 нк. Полоса Ш 800 ни геяв-,ляо ген в спектрах световодов с шсо<(им .содержанием групп ОН, .а такте .световсдон, с&рдцевика которых подвергалась cyuics в тиочилх-.-'Лорилс<.'--'при. вытяжке гак тех, так и других газовой' горелкой'. Вмтлака всех исследованных световодов графитовым нагреваг-злеи способствует образованию наведенного низкотемпературного ИК-•поглэаепия и полос Ш (370 и 380 им.

: , ti ré 4 обсуждается природа Р1Ю нестабильного Ш. По результата»,: проведанного анализа на^Зол^з естественно предположить, что 'бользюб разнообразие тиаовРГО оС>словлено технологическими пркие--(.rtiiii в кьарцевкх стоила!; (в рамках концепции Л.В. Амосова). На осноьз литературн.« и экспериментальны:: даит:. бнеказывычея пред-

поло»)Ния о'пркроде ьсследованных РДО.

- Г-олосы 800 и 070 ни по данным литератур« hiik.iv-to.'• сбразо» связаны с присутствием лришсеИ щепочныу металлов. , ,;

': 5 качестве зозаоямэй юдоли длг. поглощения в ч'олосо 550 им мы предлагаем процесс фстоотвдпления электрона от мскупуз-здьного иона • кислорода Oj- ота модель предпочтительнее других премюлеже-нип, существующих'в литературе. ■ - -,

Ллн полосы ЗЮ ни и ВС чли кварцевых .стекла:; иг литературы нчм не известны какле-.шбо модели,- нами . 'высказаны соображения d пользу того, что везиолпым Р1~0, опрэделлкдам ату полосу,, шикет ' бдаъ радканионкып д^З^ект ci^.

Еля полосы 340 ни île» литооаг-урнни данным , наиболее вероятно,*? ячлясп'сл модель, по которой . ьта полоса явчяется дгссоцкатиптем песеходом lie»доузольноя молекулы с:сбрассваьноч к результата облучения. . . - .

Для идектнфикгнии РЦО, образующих поглощение '• в спектральной' области нестабильного '/'P-rcpar. спектров И1 требуется другая м^тоди--' ка исследований. Можно сказать, ч\с в паОлмдалшемсч ндг/и УФ-крае НП должен бь.ть вклад нестабильной части собственных дефектов оеткк

В б 3,Ь сфориушрованы выводы по главе 3. ," •

ГЛАВА 4 посвящена '.интерпретации Н-КК как спектроскопического проявления автолокализоеанчих дырок на локалиогьанних по Апдодсо'лу состояниях валентном зоны. Рассмотрены др/г'/е спеч-троекопически^ проявления аьтолскал'изованних дырок'..

■ В & î. I сопостзплбнь литературные данные по терь:о- и фотостабильности. Л., изпестной как положительный заряд и аиорфниз: гтленках ЗЮ^, - н ::арегистрнр0.-анм!ми сани полосой а тзчие

i1kk.iv,и ТЛ в объемных образцах чистых ксарьезьх стекол. Наилучпее

- 1с? - .

'"соипадсние .иивюу K-ffi и полосе 550 ни, л ; .также" пик ГУТЛ (1254 i К), кзгорнг» хорошо совпчАаот с прэ'нзводноА.'от; кризов ■ занисимост» иитеисий1-сс'сн' положительного Д'эдред»' а '-плЬпеЦ" от температурь!. . 4чж-ск»Сильносг?ь указанных полос ЦП и пика ГЛ.; качостзёкнсг-'-.ссвпа-'•днаг с' фо'.'сс'."а»5кльностья полоштельного заряда,:'но :ш фотообразо-,.Va»«» пик ГЛ коррелирует с'М-й-С и не'коррелирует с полосоп '550 км. .'С-, в « АЛ проанализированы ¿руги»' сгойсг*вг /..Д., по литературно •¿ючйыы.' 1'ласторное чодолиронанис .а. д., проведенное в.о. • Соколовьп. ' ir б.б. Суг'ямогых, мскасатс, что а.д. • локапиоввана нскл-ичительмо .не гуэмях кис/города, образукдах; кздемодекул/ о''*,: - се оффективтг •рааяус oucsiimaoTCR хачесувгнно с 7-8 т.е. - лолярон' промер .'«уточнра сьязн. Эчергия автолоаздизации дырки равна 0.7 ов - этг ..зелячнеа "o^cdo подтверждает оценку Моггг. энеопш локализации дыр-• \<л v-.sio.,, сделанную ка осново дгнньо: с» ее нодшзпюсти, ;а. та« ■ наяи 'pc3y*i»ïavu по аппроксимации лика ТЛ.12Ь К и спектра-. Н-Ж, ' прксодоннув в слодуыдкх параграфах;'-уроь„ш., на которой находит?.' А.Л-- обра зуется в результате эгюпленчя от крал валентно«' зоны ш [',7 &в Etire края подана к>с*м. . , -,

в параграф« рассмотрена 'модель 'Хьиза и'- представления Мотп для образования и дзнявния 'дырок, а талжо проблема -зир-сигналг .А.Д.. ' ' : ' .

i 4.3 поссяцзи интерпретации пика ТЯ 12i> к. Она проведена i врздподок.знии, что в каких образцах при 77 к все дырки автолокали-sr.caiiti и находятся на локализованных по Андерсону состояниях, ъ оти а.д. термически актнвируптсй крап г.одвкга:ости на ворхлнг дг.локал/допаимис; состояния валсятчой зоны, по который двигаются захватом на лэкадичоз^нига ео Андерсону состояния н осрсйоздониэ* <: ьих до рчконб'.шацин. эхспсршкшта/.ькые /.анлмэ по час точна,:;, y позволили срубс оикигеь прстккчшос-ть коьти11>ука ал;!со-

- п -

аншАЧ состоянии в О.Я эв; что соответствует оценке, сд'злзлноЛ ¡оттом по результатам Хьюза. Форма пика аппроксимирована в предво--!ожон'/.и кинетики первого порядка. Нишшалыгая кошштрааи.ч Л.Л. по

зетосумме пика ТЛ в предположении единичного квантового ыгсода го

и г

орядку взличчьы раапа 10 см при дозе 10 рад. Р.^ссмстреж»'

ргуменгы ряда работ по ичгерпретациу имчя ТЛ 67 Я в нвариозих теклах на основе А. Л. и для привлечения А. Д. при объяснении при-оди пиков ТЛ ?0 К и 76 К "к «онокрноталле а-кзарца на наш згляд, в указанных работах обсуждается но А.Д., а уаллч ларочний злярон и интерпретация противоречит зкслгриментальным резулотагзм ругих работ. ' •, . - .. , .. ■ /:

В Гс 4.4. проведена иьтерпретаиия Н-ГОС.. Для этого рассмотрены озможнью механизмы оптического гюглодамя, упродёллешз наличием .Д. и проведено их 'сравнение со свойствами Ч-йК и полосы 550 им. гозий механизм связан с тси, "тс А.Д., поглстиб фэгон, может, >зый-и из подарочного состояния. Необходимая для этого ■мк.ргк:1, фотона-ошна, превышать толь «сакду доеном, на котором находится А.Д. и раем подвижности (1,4 эв по оценкам Мотта м ,1,7 эв ло расчету'. .0. Сско.чоез и В.б. Сулниоиа); этим меха!изком можно объяснить ¡/фективное 'фотообзецвечипаиио- Н-1И излучением, на попадаодам в ;лосу его поглощения, хотя соответотвуюциА коэффициент поглощения. (е\1ь мал. ВтороП одхакизн связан с тем, что Л.Л., псглстиа шотоп,. »кзт переместиться по сетка : боа выхода из полярочного

>стоя1'ил. Анализ показал, что этот процесс может объяснить осо-(нностк формы спскгра Н-ИХ, а-также экспериментально маблюдазшо-:.ч неоднородное упирение. проявившееся и сильном искамэяки формы о спектра, при частично отжигах и фотообосивечкеании лазерным лучением 0,85 эв п 1,03 эв, которое попадает н контур К-КС была чмо аплро«сиМ1роЕана форма спектра Н-ИК со следующей допущени-

- Í8-J ,

íímh: грк' пйгжданйи фотона л анергией Cl,7 эв Л.Д. .переходит.: н двлокализовзннко состоииая верхнего пигз валентной зо'ии; козффи r.or^na-friüA. определяется через проБодийозть на переменно; токо,- Buof-.wiuu! для которой лается формулой Кубо Гри.нвуяа. ¡{>ор-а попо-л» 5SCJ дта ь р&ыкпс модели к.31. не апглокси^ируеточ.1 Кои íóüvpaunn А,.Д., р,1С«итйннан гю. формуле Смакульт в предположена ел-шичнеп cmjw осциллятора, pai.ua 5'Т.О4' сы"*'. '. . \

, . ■ & 4.5 рллг/гхсл заключением к. главе л. ■ .

В ГЛА133 5 -ЗАЮТЯЙ-ЙЕ-1 приведена основные результаты диссер-

♦ -

Tau¡wnbor; .рабтеи. .

i. Сослана автокасизироианнак на основе;ыикро-эви "Электроника ДЯ-:',?" установка для регистрации спектрсв Ш1 ВС 1.ри 7? К и дл ■ исследования, эффектов (¿ото--и герыостимулироваиних переходов РЯО УсхгноЕ'ка. nocvpooKf»,• по двухкаиальноп 'оптическое схеме и 'позволяв' проводить кзморэдая спектров в I-Í2C фиксированных ' точках сиект-;рзль«ого д|-г.пазси(£ 1200-300 iM пр».дииаирческом дмапчзоне до <¡0 д| с tmíicctíu ке ху;ке 0,25 дб. •

. '■ 2. itocaoaHj, wvo л спектрц Ш ЕС. при 77 К ¿ спектраг.ьча диапазоне ÍSC0-3C0 ни при дозах жиьж м порядка Ю'7 рад . дай' зклад как ммшуи' одиннадцать типов РЦО пэнзвзстной природы .разльчашшся (¡о терло-- н-йотос ггбилькостя. Проведена их кяасскфи-•'.•;кац:ш ,в- заеаинмосги от условий образования и стабильности. • Оада» тило4 РЦО зарегистрировано- »первые. Это РЦО, образуете« Н-5-К, низкотемпературную полосу "50 ни, полосу 380 tw общего типа : высохотеипературиуй полосу '380 ш. полосу 340 им общего типа, дв: ■вица РГО, образующих крап уф-полосы общего типа и различающих^ 'с.тгОадьг.остыо к светокоиу излучение с 1=337 нк.

; •• Оионки показали, что образование нестабильных РШ являйте i эффективном неханизыом стабилизация первоначальных алектронно -

ирсчиьпс пар: 'суммарная концентрация РЦО, оцененная г,о формуле-, изкули в предположен!«: склы осциллятора 0,3, только .-о порядок «личипй.кйиьив.количества але;,тронко - дирочнкх пор при дозо 10 , ад,- оцененного исходя из ..акергпи образования пары 18 ог> I,2«IplC.' нест.леф./см" и 8"I01¿ пар/см^ ). '

• 3.. Обнаружен!'эффект фотошадуцировантсх переходое' «ещу Р'Р" а-.зллчных типов. При фоторззложонии РЦО г полосой ¡юг.юд.пм.: 340 и обраьуктся РЦО с -низкотемпературным М-поглощзнием; наблюпалс-сь отсстимулнриваккое• образование.полос 800 ни, 070 им, 550 нм, 3S0. к ь тех случах, когда эти полосы присугстЕОзалп в начальник еразлоданнои спектре Ш - это.указывает на влияние темгературн встовода нл процесс'формирования РЦО Ео .вромя облучнии?. , ■

• Эффехт термостииулпровзнноп; создания РЦО, ранее Наблвдзваи?.-я только для полосы KR 800 нм, обкэрутюзн также для полос ИГ»" 670, «i- S30 iiii, 340 нм/ Для эгис.полос, а также для" низкстеичерзтурно-о.ИК-гтоглопеиия определены эффективные температур: ..оглч'п. ■■-..

" 4. Установлено' влияние технологии ' игтотовлення гаготовки и лособа вытяжки ВСяа концентрации сарзгистрирозачных РЦО, Среди' сследованних световодов наибольшую рзд*ацяг>нно - оптическую. STofMKBOCTb имеют Улю-соетозсди, вытянутые газовой горелкой. :1тяхкэ всех исследованных световодов гргфитовьм кагреватолзн orto-эбствуёт ot>pano?an:m ' населенного '■ низкотемпературного ; ■ эглощеяил к полос ЯП б70 ii 38С ш. \ ''...;. , "; '.J

5. Предложена модель РЯО, доикиирущего с спектрах IH . ВС в пихнем Ж-ди'апазоие дг.инволк\при 77.x.. (низкотемпературного « ГСГ-¡»глпяеиия), которая объясняет'и апнрекочмирует форглу ого спектра форму пина термически стимулированной лк.иинесиенцчи 125 К; она «я» объясняет их терио- и фсгосусЗиньмс*'*. Ыо.'уь построена .на ч.-:нове' свойств евтолокалиаопашпог дырок, нахедяадася на локализо-

■'ванным по Лкдорссну состояниях верхчаго кран .вал-нтной зоны;

cr!öK'vprjp!;o!iH4ocKKe проявления азтолокалиговаиных дирск в чисты, . кварцам -:теклах обсуждамтся ьпорвые. î- '•','•* ..." OciioiiHbffr-'результаты днссзртации спублчкозыш в следующие '> работа;:: ': ' , ' ] ' .: " '

/-'•"'I. E.H. Пианов', Б.Н.-Карпзчев, Л.С Кооаиэпко,' И.О. Морозов?,, ;-Г.8.Чораов "Термоякыикесн.онция кварцевых сгекол". Сздьмак все. спюпая конференция по радигцнскноп фу.ышс- и »шв/ ниорганнчзсьих ьигериалоп. Теансы докладоз. Рига, 1680, с. '4Ï4-4I5.

2 P.ï. I.'hornov. Е.М. Diiitio/, V.iJ. Kajrpediev, L.3. Koioienko I.О. Kuvc-5f.'-û, A.C. Г.уЪь! tfvskix, 1..0, Sokoiov', and V.B. R-ilirotv t' "Sjectroscupic Mun } £ «î tat. icr.s o* Se Ii—ТгчрресЗ'' HoXoi in Silice , [T'ieory and Fxperiment-J''. - PHjsicn Stfitue Eo'lidi tb), IP80, vol. r h;.. p. W-675. . • ■

v "' '3. K.M. Лгунов, Б.H. .К&рпочсв, Л.С. Корнаедко,' Л.О. Рыбал-' ш:кк.Ч, ГиЗ: Чорноз "Ввнянв лазерного i лучения - на спектры наве-. денного г.оглоще mm по.-ьжондых световодов на основе чистого кварце-сгсила".; - Квантовал электроника, 19S4, т.' Л, н 12, с.

• .-5. Дмног: 7£.}Л., Карлечек ВЛ!., Карпычев U.C.. Корияешсо Л.С., . Иаогвмн -ЗЛ,"; Нировшичетсо C.V., РыбалтовсхиП А.О.. Чернов II.Б. 7 ."Влиг.ни-з техцологнчосклх .«факторов на образование раднааиониш

центров окраски а стеклянных волоконных световодах". - Физика и ' мшиа с.оокла, 19&S, т. 12, и 5, 555-58Î.

5. Абрамов A.B., Лизнсв E.Î.I., Карпечев ß.II., ' Корине-,iko Л.С. Рь'Оалтопокий A.Q. , Чернов П.В. "Термэспшулированнш переходи " р'йч.&шю.<шьж. центров окраски в золококню: световодах tw основе чистого- ;спаг/це«ого отекла". - Физика и хкыии стекла, I9S7, т. т3, l!Î,'t. Z?Q-?.S0.

, •' ; Ö.LV Карпвм'оа'-"СвбЯсгва- и модель ново^ РЦО в чисти* кг.арт ¡вьй'йтенрш¿i Низкотемпературного М--прглонюнип"., - Този-.и >o¡w-a-конференции ¿icjicjwv, учешРс it специалисток' "Ъоро-(чес'кая H^i^RK^iùeraç ^'irtKÍá**..' ЛеаямграД, 1993, 4W-411,; • •

® , ;B.'ft'V 'Клрлечэв,'Л.О.¡-.Кормкикоi ß;0.,'Морозова,

Й', Чернов /'Й'терпротацил пн»а' ï-ерыо.сти.«улированпой лшинегдеиций ' иаксшукок? ,12& ; X . к ■ стктра: крь.я/] ..кяэкотемпо^втур!]«^»-.' "Ш-^лодёния п^чисто»»[сгиклооЗразном ^¡фШнояемо ; ¡шс , спектральных Ьязлений.радиационного пефветз - дчрк;«, . азтзяокаотзозанноп на, йвяаывамо« £р-орбнтаяях:з1;оиов' кислорода",- - ^'езисы дскгадов ня,-! Вс01:овз>.он-'сим(70зиуиз':по.. ттическии cnqríj:4!tófMH'-'.íí35PcTBaSi| i' eïcoxv' Ленинград; I98¿, 202-26Л. ' './^ Т Т''/

.¿ 8, !íiH.; Кгрпечйо, УЛ.С, {<oïv.f>&hiïc-,\,h.o. 'wbpc'á>»a¿ Я.'Н. .-Чарно» ioïî-p : поГлойюння н : механизм • тбриовыспе1(ийании ' • pa;niau«omiuro4 fekrá а сотко чистого кварцовбго стЁкла ч ' дырки, ^лвтолокалнзо-' «uto чьинесвязьтавг5г,».2р-0рблтаДях кислорода*. jrós«»ai»i«e, ót IntematiornI Cí>*tf/eéo¡'_otr 'tííate' ¿еп1.18глИ,: JÖ89, \<ч..> Ib,'

^'SOT,'.vT Т^Т^ТТ^ТТ' iTTT :4.v;V'f

у,. О;. Дканга К-Мд {.Кврпечоь Й.Н., , Полюби!! 11<В.

кгов Г/.В, ."ЛегоцатйзирсшьшаА- установка .Для .исследования спект-; потерь ослсвоникх сиотовопоЕ".!, - ПриОоры и текьи«ча эксаерймеит.

irisái » g, с; 2iô. Т^ТТ;ТТТ. IT TT/V уï:T-.

10, В.И.'Лканов, В.Ч, Карпочев/ Я-Ç., Кортаенхо, Е,П., Кикьтиь-,' . РьйалтопскиК;-ft. В,. Чернов /Ôiutr.HKç- гагарнсга излучения на вдониса',; погложние. в воло^гонтЕг сретоаодлх ' на ycciiáíe ; чисгогй', рцово.го (:тЫлз% . ^ Тв&чсы догадав S-GseooroiW;; научно - то*ни-, ко» конферанцли по гв'арвевоиу стеклу, Ленинград, IPÊ3,. с. ív-t. ,