Влияние высоких температур на оптические потери в волоконных световодах с металлическими покрытиями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

На правах рукописи

I

005047242

Попов Сергей Михайлович

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР НА ОПТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ПОКРЫТИЯМИ

Специальность 01.04.21 - лазерная физика

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 О СЕН 2012

Москва - 2012 г.

005047242

Работа выполнена в Фрязинском филиале Федерального Государственного бюджетного учреждения науки Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук

Научный руководитель: Чаморовский Юрий Константинович

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН

Официальные оппоненты: Семенов Сергей Львович

доктор физико-математических наук, зав. лабораторией специальных волоконных световодов Научный центр волоконной оптики РАН

Бутов Олег Владиславович кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Ведущая организация: ОАО Центральный научно-исследовательский

технологический институт "Техномаш"

Защита состоится 01 октября 2012 г. в 15 час на заседании диссертационного совета Д002.063.03 при ИОФ РАН по адресу г. Москва 119991, ул. Вавилова, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИОФ РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета ¿/"р^гР-^_-- /Т.Б. Воляк/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Последнее время появилась потребность в волоконно-оптических датчиках (ВОД) температуры и давления, которые должны функционировать в диапазоне от -100 "С до 1000 °С, что необходимо для распределённых систем мониторинга температуры и жизнеобеспечения человека. Ключевым элементом таких ВОД являются оптические волокна (ОВ), которые способны работать при повышенных температурах. Хорошо известно, что «обычные» ОВ могут работать лишь при температурах до 85 °С [1, 2] из-за деградации покрытия при повышенных температурах, что объясняется свойствами материалов (полимеров), покрывающих незащищенное ОВ. Поэтому обычные ОВ с покрытием из полимера не годятся для построения высокотемпературных ВОД. Решением этой проблемы является использование различных металлов (медь, алюминий и сплавы на их основе) [3, 4] в качестве внешнего покрытия ОВ. На данный момент работы по созданию металлизированных ОВ ведутся как в России (НЦВО РАН, ГОИ им. С.И. Вавилова, ФИРЭ им. В.А Котелышкова РАН), так и за рубежом (Silicon Lightwave Techology, Moritex Optocom Company, Fiberguide Industry).

При высокотемпературном применении металлизированных ОВ в них происходят различные процессы, которые приводят к изменению спектрального пропускания таких ОВ. Изучение оптических свойств металлизированных ОВ и процессов, протекающих в них при нагреве, необходимо для выбора оптимальной конструкции металлизированного ОВ, которое сможет работать при высоких температурах с минимальными оптическими потерями. На момент начала работы над данной диссертацией уже были известны основные причины увеличения потерь излучения в металлизированных ОВ с покрытием из меди и алюминия. Оптические потери (на ОН-группах, мик-роизгибные потери, УФ-поглощение) были исследованы достаточно подробно лишь в области температур от -60 до 300 °С [4-6]. Однако, как зависит уровень микроизгиб-ных оптических потерь при высоких температурах от параметров структуры (внешнего диаметра, состава покрытия, разности показателей преломления (ПП) сердцевина-оболочка, An), так и не было представлено. Кроме того, в работе [4, 6] прямо указывалось, что при температурах f > 300 °С наблюдается необратимое увеличение оптических потерь, что требует дальнейших исследований.

В ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН освоена технология производства металлизированных ОВ длиной до нескольких километров с приемлемым уровнем оптических потерь (<3 дБ/км на X = 1300 и 1550 нм при / = 20 °С). Данные ОВ являются перспективными и могут практически использоваться в распределённых системах мониторинга температуры и давления с рабочими длинами несколько километров. Такие длины определяют основную задачу исследования, а именно уменьшение величины оптических потерь в длинных металлизированных ОВ при высоких температурах. Известно, например, что оптические потери прямо влияют на рабочую длину и точность измерения температуры в системах распределённого измерения температуры.

В данной работе используются как многомодовые (ММ) ОВ с градиентным профилем показателя преломления (ППП) световедущей сердцевиной, легированной 0е02+8Ю2 (для измерительных систем на основе комбинационного рассеяния), так и одномодовые (ЭМ) ОВ для измерительных систем на основе рассеяния Манделылта-ма-Бриллюэна. Для вытяжки металлизированных ОВ использованы заготовки, изготовленные методом МСУО с германо-силикатной (8Ю2 + 0е02) и германо-силикатно-фосфатной (ЗЮ2 + 0е02 + Р205) сердцевиной с применением как кислородно-водородной горелки (технология МСУО), так и электропечи (технология РС\ТЭ). В качестве металлических покрытий ОВ использовались медь, алюминий и сплавы на их основе.

Цель работы

Целью настоящей работы являлось изучение дополнительных оптических потерь в металлизированных ОВ при их нагреве, а также поиск путей их снижения. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Анализ дополнительных оптических потерь, обусловленных поглощением на гидроксильных ОН-группах, потерь на микроизгибах и потерь, связанных с коротковолновым поглощением в металлизированных ОВ при их нагреве.

2. Исследование влияния характеристик металлизированного ОВ (внещний диаметр, тип покрытия, материал световедущей сердцевины, разность ПП сердцевина-оболочка, влияние внешней среды) на прирост оптических потерь при нагреве.

3. Определение предельной температуры, времени эксплуатации и величины оптических потерь, при которой ещё сохраняется работоспособность металлизированных ОВ.

Научная новизна

Впервые проведены исследования характера и причин увеличения оптических потерь в металлизированных ОВ при температурах выше 300 "С на основе современных материалов (стекло НегаеиБ Р-300) с применением МС\ТЭ и БСУО метода изготовления заготовок с низким начальным содержанием ОН-групп. До этого времени основное внимание в работах уделялось лишь прочности металлизированных ОВ, а оптические потери изучались лишь при температурах до 300 °С.

Показано, что на величину оптических потерь в металлизированных ОВ влияет как материал покрытия (медь или алюминий) и материал сердцевины (8Ю2 + веОг или БЮг + ве02 + Р2О5), так и среда, в которой происходит нагрев волокна.

Экспериментально получены температурные границы обратимости и необратимости величины дополнительных микроизгибных оптических потерь в металлизированных ОВ при высоких температурах. Дано объяснение такого поведения металлизированных ОВ с точки зрения упругой и неупругой деформации металлов.

Показано влияние различных параметров металлизированного ОВ: разницы ПП сердцевина-оболочка, диаметра ОВ, толщины металлического покрытия и состава покрытия на величину прироста микроизгибных потерь.

Впервые получены прямые экспериментальные данные увеличения сигнала рассеяния Рэлея при экстремально высоких температурах до 1000 °С в металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава.

Экспериментально достигнут температурный предел (950 °С) работоспособности металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава. При превышении этого предела ОВ механически разрушаются.

Практическая ценность

Получены экспериментальные зависимости влияния различных параметров ОВ (разность ПП сердцевина-оболочка, диаметр ОВ) на величину микроизгибных оптических потерь в металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава при температурах до 700 "С.

На основе экспериментальных результатов даны практические рекомендации для создания металлизированных ОВ, способных работать при высоких температурах.

Экспериментально показана возможность долгосрочного использования металлизированных ОВ при температурах более 300 °С с приемлемым уровнем оптических потерь (до 7 дБ/км на X = 1550 нм).

Полученные экспериментальные результаты позволили создать металлизированное ОВ, которое после выдержки при температуре 700 °С в течение 7 час имело оптические потери 2-3 дБ/км на X = 1300 нм. В настоящее время по разработанной технологии данные металлизированные ОВ могут быть использованы в системах жизнеобеспечения для мониторинга пожаров.

Защищаемые положения

• В ОВ с покрытием из алюминия при нагреве на воздухе до температур свыше 300 °С наблюдается рост оптических потерь, связанных с поглощением света молекулами водорода на длине волны X = 1240 нм и гидроксильными ионами на длинах волн X = 950, 1240, 1389 нм. В ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава при тех же условиях подобное увеличение оптических потерь не наблюдается. При одинаковых условиях нагрева различие оптических потерь для указанных покрытий достигает величины 80-90 дБ/км на длине волны X = 1389 нм.

• Использование в качестве металлического покрытия ОВ медно-алюминиевого сплава вместо чистой меди в 5-10 раз уменьшает дополнительные потери, связанные с окислением покрытия, и приводит к сдвигу температурной области минимума дополнительных микроизгибных оптических потерь с I = 200-250 °С до 1 = 600-700 °С.

• Добавление алюминия к медному покрытию ОВ приводит к увеличению уровня микроизгибных потерь на длине волны X = 1300 нм с а < 10 дБ/км до а = 50-100 дБ/км при термоциклировании ОВ в интервале температур I = 20-400 "С.

• ОВ с германо-силикатной сердцевиной и с покрытием из медно-алюминиевого сплава сохраняют свою работоспособность до температуры / = 950 °С в течение 10 мин с уровнем оптических потерь а < 10 дБ/км в диапазоне длин волн X = 8001600 нм.

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены в 11 публикациях, из них 5 входящих в перечень ВАК. Основные результаты диссертационной работа были представлены на Всероссийской конференции по волоконной оптике г. Пермь 2009 и 2011 гг.

и на конференции молодых учёных им. И. В. Анисимкина г. Москва в 2008 и 2009 гг. Была получена грамота за лучший доклад на конференции молодых учёных г. Фрязи-но 2010 г. Работа апробировалась на конференции общества Попова в 2010 г. и на международной конференции "Квантовая электроника" г. Минск. В 2011 г. работа докладывалась на международной конференции "Лазеры измерения информация" г. Санкт-Петербург.

Личный вклад автора

Диссертационная работа представляет собой обобщение работ автора, выполненных совместно с сотрудниками лаборатории №226 ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН. В работах, включённых в диссертацию, автор участвовал в сборке экспериментальной установки, проводил основной объём экспериментов, осуществлял анализ, обобщал результаты и формулировал выводы на их основе. Все выносимые на защиту результаты и положения диссертационной работы получены и разработаны лично автором или при его непосредственном участии. Все экспериментальные образцы, которые исследовались в работе, изготавливались сотрудниками лаборатории.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 148 страниц печатного текста, содержит 56 рисунков, 46 формул, 5 таблиц. Список цитируемой литературы включает 131 ссылку.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы и её

научная новизна. Кратко изложено основное содержание диссертации по главам. Освещена апробация работы.

Первая глава диссертации посвящена истории создания металлизированных ОВ (рис. 1), а также в ней рассмотрены ранее известные механизмы оптических потерь в ме-

7

Металлическое покрытие Си. А1, сплаОы толщина 10-^0 мкм

Сбетоотражающая оболочка диаметр 125-300 мкм Сбетобедущая сердиебина диаметр 9. 50 мкм \

Рис. 1 Структура металлизированного ОВ

таллизированных OB при высоких температурах. На основании литературного обзора следует что:

• В литературных источниках очень мало систематизированной информации об оптических потерях в металлизированных ОВ при температурах t > 300 °С. Исследования в основном касались ОВ с покрытиями из полимеров. Однако, опираясь на литературный обзор, можно предположить, что основные механизмами поглощения излучения в металлизированных ОВ при высоких температурах (/ > 300 °С) следующие: микроизгибные оптические потери, поглощение на ОН-группах, поглощение на молекулярном водороде.

• Отсутствует информация о влиянии среды, в которой производится нагрев металлизированных ОВ, на величину оптических потерь при высоких температурах.

• Отсутствует информация о влиянии параметров волноводной структуры ОВ (разность ПП сердцевина-оболочка, диаметр ОВ, толщина материала покрытия) на величину микроизгибных оптических потерь при высоких температурах в металлизированных ОВ.

• В работе [4] утверждается, что в ОВ с покрытием из металла рост оптических потерь при температурах />300 °С имеет необратимый характер и нуждается в проверке.

Вторая глава диссертации посвящена экспериментальному исследованию оптических потерь в металлизированных ОВ при температурах до t = 400 °С. Для исследований была собрана установка, которая состояла из спектр-анализатора YORK SI5 (600-1650 нм со встроенным источником излучения и синхроусилителем), оптического рефлектометра (OTDR) (850, 1300, 1550 нм) и электропечи с электронным управлением температурой fmax = 1100°С (точность ~0.2 °С). Производился нагрев двух многомодовых металлизированных ОВ с различным металлом покрытия (покрытие из медно-алюминиевого сплава и чистого алюминия) при температурах до t = 400 °С, с внешним диаметром 200 мкм, изготовленные MCVD методом с применением кислородно-водородной горелки.

Впервые обнаружено, что ОВ с покрытием из алюминия характеризуются большим ростом оптических потерь на ОН-группах (Да = 18 дБ/км на X = 1.24 мкм и Да = 90 дБ/км на Х=1.39 мкм), чем в ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава (Да = 6 дБ/км на X = 1.39 мкм) при t > 300 "С в среде воздуха. Кроме того, в металлизированных ОВ с покрытием из алюминия наблюдается значительный рост оптических

потерь, обусловленных поглощением на молекулярном водороде (X = 1.24 мкм) в сердцевине световода вследствие окисления алюминиевой оболочки согласно химической реакции

ЗА1 + ЗН20->А1203 +ЗН2. (2)

Данное явление было показано через соотношение

Д а=апш-^, (3)

где Да - величина отклонения соотношений линий поглощения на X = 1240 и 1389 нм, дБ/км; аиед и айв? - оптические потери на 1240 и 1389 нм. Тогда в случае поглощения только ОН-группами получим Да ~ 0, а при наличии к тому же вклада молекулярного водорода Да > 0. Результат расчётов приведён на рис. 2. Подобный эффект выделения молекулярного водорода наблюдается лишь в металлизированных ОВ с покрытием из алюминия. В металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава происходит лишь окисление металлического покрытия. Поэтому в качестве покрытий для металлизированных

£20 218

X £10

& 8

5 в

I*

О 2

г о

с

о.2

с о се

¥

о

А

/

у

} у

/

/

/\

г

23 60 100 150 200 250 300 350 400 400 400 400 400

Температура I, С

Рис. 2. Изменение отклонения оптических потерь ОВ слеДУет использовать медь и Аа = аШ0-аШ9/23 ОВ в зависимости от типа ме- другие металлы, находящиеся в таллического покрытия: медно-алюминиевый правой части элек1рохимическоГо сплав (1), алюминиевое (2).

ряда напряжения материалов.

Также было обнаружено, что в металлизированных ОВ с покрытием из алюминия наблюдается рост оптических потерь в коротковолновой области (от 800 до 1100 нм), который отсутствует у волокон с покрытием из медно-алюминиевого сплава. Данное явление не объясняется ростом рассеяния Рэлея. Предполагается, что это вызвано образованием электронных переходов в сердцевине световода из-за наличия молекулярного водорода.

В дальнейшем было выполнено исследование влияния материала легирования сердцевины на оптические потери на ОН-группах при I = 400 °С (рис. 3) в металлизи-

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Длина волны Х,нм

Рис. 3. Оптические потери после цикла нагрев-охлаждени ОВ с покрытием из алюминия в зависимости от вещества легирования: 1 -веОг + Р2О5, 2 — ОеОг, 3 - начальные потери в ОВ с покрытием из алюминия легированного Се02+ Р205

¡2 700 Ч

X 500

к 400 О

= 300

0 £ 200 и £ 100

1 о

О 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Длина волны Х,нм

Рис. 4. Оптические потери ОВ с покрытием из алюминия с сердцевиной, легированной веОг+РгОз, цикла нагрев-охлаждение ОВ в среде: 1 - аргона; 2 - воздуха. 3 - исходно

а14

¡2« ч

в10

Iе

е ё б

£ 4

к

о ® 2

и 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Длина волны К нм

Рис. 5. Изменение оптических потерь в металлизированном ОВ с покрытием из мед-но-алюминиевого сплава после хранения в течение 15 месяцев. FCVD технология, стекло F-300. Диаметр сердцевины / светоотражающей оболочки 50/230 мкм. Толщина покрытия 20 мкм.

рованных ОВ с покрытием из алюминия диаметром 125 мкм с применением электропечи вместо кислородно-водородной горелки и использовании кварцевого стекла Негаеиэ Б-ЗОО [7].

Было обнаружено, что величина оптических потерь на ОН-группах зависит от типа легирующей примеси сердцевины (у сердцевины легированной Се02+Р205 она больше, чем у сердцевины легированной веОг), что объясняется

большей скоростью образования ОН-групп [8].

Было исследовано влияние среды (аргон или воздух), в которой производился нагрев металлизированного ОВ с покрытием из алюминия, на оптические потери на ОН-группах при / > 300 °С (рис. 4). Обнаружено, что в инертной среде рост оптических потерь значительно выше, чем при нагреве в воздушной среде, что объясняется образованием в среде воздуха герметичной плёнки А1203.

Кроме того, исследована стабильность величины оптических потерь в металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава и алюминия при выдерживании последних при комнатной температуре в течение продолжительного времени. Показано, что металлизированное ОВ с покрытием из

медно-алюминиевого сплава при выдерживании в течение 15 месяцев при комнатной температуре характеризируется стабильностью оптических потерь на микроизгибах и ОН-группах (рис. 5) в отличие от ОВ с покрытием из алюминия.

В ходе исследований было обнаружено, что зависимость микроизгибных потерь в металлизированных ОВ от температуры изменяется различным образом для ОВ с разным типом покрытия (медь или алюминий) и отличается от экспериментальных результатов, показанных в литературном обзоре, что потребовало исследований, выполненных в третьей главе.

Третья глава диссертации посвящена исследованию микроизгибных потерь. Показан общий характер изменения величины микроизгибных потерь в металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава и алюминия при их нагреве в

зависимости от температуры. Показано, что изменение оптических потерь на микроизгибах происходит двумя механизмами (рис. 6). В областях 1, 2 происходит механическое изгибание покрытия вследствие неравенства коэффициентов линейного температурного расширения (КЛТР) кварцевого стекла и металлического покрытия. В области 1 (рис. 6 поз. 1) происходит компенсация начальной усадки металлического покрытия (после вытяжки) и снижение потерь. Затем происходит накопление механической энергии при деформации ОВ, его изгибе и росту потерь излучения (рис. 6 поз. 2) [4, 9]. При достижении критической температуры Гк и дальнейшем нагреве происходит процесс рекристаллизационного отжига покрытия [4, 9] (рис. б поз. 3), который приводит к высвобождению механической энергии деформации, накопленной в температурной области 2. Процесс отжига приводит к снижению концентрации избыточных точечных дефектов и искажений кристаллической решетки. Это приводит к выпрямлению металлизированного ОВ и снижению оптических потерь излучения за счёт микроизгибов. Величины температур отжига металлических покрытий ОВ показаны в таблице.

Температура Т

Рис 6. Зависимость микроизгибных оптических потерь в металлизированных ОВ от температуры нагрева: (1) уменьшение потерь (2) увеличение потерь, (3) снижение потерь (отжиг); Г, — критическая температура.

Таблица. Температура отжига металлических покрытий OB.

Материал покрытия Температура отжига покрытия, иС

НЦВО [4] Данная работа

Алюминий 200-250 300-400, Т = 120 "С

Медно-алюминиевый сплав 200 (медь) 600-700, 7^=400 "С

Факторы, влияющие на процесс отжига (высвобождения энергии):

• температура отжига,

• чистота металла,

• предварительная деформация.

Температура отжига влияет на скорость процесса и времени t, за которое напряжения снимаются полностью, которое определяется зависимостью

^ = Л*ехр(——), (4)

/ FR*T

где А - некоторый коэффициент, сек"1; Е— энергия активации данного процесса отжига, Дж-моль"1; Ä=8.31 Дж-К"'-моль"' - универсальная газовая постоянная; Т - термодинамическая температура, К; / -время процесса отжига, сек.

Известно [9], что у меди чистотой 99.999% температура отжига находится в области температур 200-250 "С (против 600-700 "С, полученных для покрытий из мед-но-алюминиевого сплава), что экспериментально было показано в работе [4]. Это говорит об исключительной чистоте используемых НЦВО РАН материалов, а не сплавов, как в данной работе. При снижении степени чистоты материала до величины 99.998% температура начала отжига увеличивается до величины 300 °С. Предварительная деформация также влияет на процесс отжига.

Кроме того, были показаны закономерности в изменениях микроизгибных потерь при термоциклировании металлизированных OB с покрытием из медно-алюминиевого сплава (рис. 7): участок I (20-200 °С), на котором микроизгибные потери уменьшаются при увеличении температуры; участок II (200-350 °С), на котором микроизгибные потери увеличиваются при росте температуры; участок III (350-400 °С), на котором микроизгибные потери уменьшаются (область отжига металла покрытия). Как видно из рис. 7, после вытяжки (t = 20 °С) уровень оптических потерь в металлизированном OB имеет минимальную величину а ~ 1.2 дБ/км на >.=1300 нм.

ш ЧВ

1"5 О. 0,4

о =3

4)

52

о

V ¡о

о

Кроме того, видно различное поведение величины микро-изгибных оптических потерь в металлизированном ОВ при первом и последующих циклах нагрев-охлаждение. Данные раз-

, личия объясняются через расчё-

20 50 100 150 200 250 зоо 350 400 400 400 хы областей упругой И неупру-Температура, ГС

Снятие напряжений

Рис 7. Температурные области изменения величины оптических потерь в зависимости от температуры 20-400 °С на X = 1550 нм для металлизированного ОВ с покрытием из меди, Диаметр ОВ 200 мкм, Ди=0.008, ЭМ рефлектометр Алгкзи 9076В1

Рис. 8. Расширение при нагреве металлического покрытия металлизированного ОВ.

гой деформации.

Для изучения микроизгиб-ных потерь ОВ с покрытием из металла была выбрана модель деформации покрытия (рис. 8). После вытяжки металлизированное ОВ не испытывает изгиба, т.е. Я радиус изгиба бесконечен. При нагреве металлизированное ОВ испытывает удлинение Д¿, которое приводит к изгибу металлизированного ОВ и деформации покрытия. Механические напряжения в поперечном направлении на границе ме-

талл-кварц должны быть уравновешены и удовлетворять уравнению

= 0,

(5)

где ом - напряжения расширения кварцевого стекла, Па; а„окр - напряжения расширения покрытия, Па; адеф„акр - напряжения расширения кварцевого стекла, Па; адефкв -напряжения расширения покрытия, Па.

Напряжения расширения кварцевого стекла <т„ и покрытия о„,„г при изменении температуры Д/, °С определим как

О",, =«,,£„А/.

(6)

где ам- КЛТР кварцевого стекла, 0.57*10"<'(0С)"1 [10]; модуль Юнга кварцевого стекла, 75*10'Па [11];

(7)

где апокр - КЛТР покрытия, 17*КГ6(°С)-' [12]; Е„окр - модуль Юнга покрытия, 10 Па[12];

При этом пренебрегаем деформацией кварцевого стекла сг,м„ из-за её малой величины 10-20 МПа [10]. Считаем, что деформация металлизированного ОВ происходит лишь за счёт деформации металлического покрытия адефпокр. Металлическое покрытие ОВ будет находиться в пределах упругой деформации лишь при условии аыфпокр-аущ>- При превышении этого предела наблюдается пластическая деформация покрытия. Предел упругости металлического покрытия для покрытий из медно-алюминиевого сплава, которые используются в данной работе, составляет величину 0упр= 0.3 ГПа [12]. Подставим формулы (6, 7) в (5) и определим изменение температуры А/, при котором покрытие из медно-алюминиевого сплава будет находиться в области упругой деформации:

Д/ = -

Е ее — Е сс

по*рпоур

(8)

ж

§2,5

•а

ж«

О. ф

¡1.5

Ф

51.0

Ф

У

¡0,5 о

§0,0 ч

Подставив данные в формулу (8), получим, что для того, чтобы преодолеть предел

упругости металлического покрытия, необходимо металлизированное ОВ нагреть на Д/=181°С, т.е. до величины порядка 200 °С. Для подтверждения этого был проведён эксперимент (см. рис. 9). Были выполнены температурные испытания путём термоциклирования много-модового металлизированного ОВ диаметром 230 мкм (см. рис. 5) с покрытием из медно-алюминиевого

? в £ 3-ий цикл: 4-ый цикл 5-ий цикл:

Х< 20->150-> 20->200->20°С 20->250->20°С

£ X X г м 20°С

? СП ? X о о V м

о о

О

А _/ Да

Температура, [°С

Рис. 9. Влияние максимальной температуры нагрева на обратимость оптических потерь прироста оптических потерь Да при циклах нагрев-охлаждение.

сплава в области температур от 20 до 250 °С. Оптические потери контролировались на Х= 13 00 нм с помощью рефлектометра. На рис. 9 видно, что при температуре нагрева более 200 °С у данного металлизированного ОВ отсутствует обратимость оптических потерь при термоциклировании. Это происходит по тому, что при охлаждении оптические потери в ОВ не вернулись к "нулевому уровню" вследствие преодоления предела упругой деформации металлического покрытия и появлению остаточных микроизгибных оптических потерь Да. При дальнейшем нагревании (при температуре 1= 100 °С) будет наблюдаться минимум микроизгибных оптических потерь. Для исследования того, как влияет конструкция металлизированного ОВ на величину микроизгибных оптических потерь, было оценено влияние различных параметров металлизированного ОВ (разницы ПП, внешнего диаметра, состава покрытия) на величину прироста микроизгибных потерь при нагреве. Экспериментально показано, что:

• Увеличение внешнего диаметра ОВ решает проблему микроизгибных потерь лишь в нормальных условиях / = 20 °С.

• Величина микроизгибных потерь в металлизированных ОВ при /=20 °С зависит степенным образом от диаметра ОВ: Да-¿Г3. Напротив, при /=100-400 "С (рис. 10) диаметр ОВ незначительно влияет на величину микроизгибных потерь. Это прямо противоречит ранее полученным результатам для ОВ с полимерным покрытием и может быть объяснено близостью значений модулей Юнга для кварцевого стекла и металлического покрытия.

• Основной параметр, влияющий на рост микроизгибных потерь при нагреве ОВ, -разность ПП сердцевина-оболочка (рис. 11). Величина микроизгибных оптических потерь зависит от разности ПП степенным образом с эмпирическим параметром р:

§ "1 20 250 350 100 150 400 200 50 300 300 50 ^ Температура, 10С

Рис.10 Температурные зависимости прироста микроизгибных потерь при термоциклировании образцов с покрытием на основе меди в течение 3-х циклов термоциклирования для образцов с внешним диаметром 125 мкм (1), 200 мкм (2), Дл=0.005. БМ Рефлектометр АпгиБи М\У98А, >.=1.3 мкм

Да ~ Дпр. Эмпирический параметр р для многомодовых ОВ составляет величину ~3. Для одно-модовых ОВ параметр р~2 на Х=1300 нм и р~2.5 на Х=1550 нм. Это укладывается в ранее полученные данные для ОВ с полимерным покрытием. • Покрытия из медно-

Рис. И. Влияние разности ПП в области температур 20-400°С на величину прироста микроиз- алюминиевого сплава оказывают гибных потерь ОВ с покрытием из меди (диаметр 125 мкм), X =1300 нм (1 - Дл=0.005; 2 - Дл=0.008; 3 - &п=0.020), БМ рефлектометр Апгкзи 9076В1

50 100 150 200 250 300 350 400 Температура *,°С

100

г * 90

¡3 80

ч 70

а X 60

о. о 50

н о 40

с 30

<]>

§ 20

о <т> 10

т 0

(-

с:

О

Чз>

сильное влияние на микроизгиб-ные оптические потери ОВ. Для уменьшения величины микроиз-гибных оптических потерь медно-алюминиевое покрытие металлизированного ОВ должно содержать небольшую концентрацию легирующей примеси алюминия.

20 250 400 250 20 250 400 250 20 250 400 250 20 Увеличение концентрации леги-Температура, I С

Рис. 12. Температурные зависимости оптических потерь в металлизированных ОВ с медно-алюминиевыми покрытиями, при термоциклиро-вании: (1) покрытие из чистой меди; (2) покрытие из меди с небольшим содержанием алюминия; (3) покрытием из меди со значительным содержанием алюминия. ММ рефлектометр Апг^эи М\У98А, Х=1300 нм.

рующей примеси алюминия увеличивает уровень микроизгибных оптических потерь с менее 10 до 50-100 дБ/км на Х=1300 нм в области температур /=100-400 °С (см. рис. 12).

Четвёртая глава диссертации посвящена исследованию работоспособности металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава при экстремально высоких температурах (более 600 °С). Исследовано влияние механизмов оптических потерь, которые наблюдаются лишь при экстремально высоких температурах. Для этого исследовались многомодовые металлизированные ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава и диаметром кварцевой оболочки 200-300 мкм.

600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Длина волны X, нм

Рис. 13. Спектральные зависимости потерь металлизированных ОВ при температуре 700 "С: (1) — ОВ с высоким содержанием ОН - групп во внешней кварцевой оболочке, (2) - ОВ с низким содержанием ОН-групп во внешней кварцевой оболоч-

с 20 150 300 450 600 750 S00 Температура t, С

Рис. 14. Температурная зависимость величины прироста сигнала обратного рассеяния в металлизированных ОВ с содержанием GeOí в сердцевине: (1) 18 моль % (Дл=0.026), (2) 13 моль % (Ди=0.020) ММ рефлектометр Anritsu MW98A, А.=1.3 мкм.

600

800

1600

1000 1200 1400 Длина волны X, нм

Рис. 15. Приращение оптических потерь в металлизированном ОВ с внешним диаметром 230 мкм при его нагреве от 20 до 700 °С.

Было показано, что при температурах / > 600 °С значительно ускоряется процесс диффузии ОН-групп из светоотражающей оболочки (рис. 13). По этой причине в качестве опорной трубы следует использовать стекла с низким начальным содержанием ОН-групп (Негаеиэ Р-300), а также производить жакетирование заготовок с использованием электропечи.

В металлизированных ОВ при высоких температурах наблюдался прирост сигнала обратного рассеяния [5, 13] (рис. 14). Величина прироста сигнала обратного рассеяния в металлизированном ОВ зависит как от температуры, так и концентрации легирующей примеси в сердцевине световода. Так, в металлизированном ОВ с Дл=0.026 в области нагрева при температуре /=950 °С наблюдается увеличение сигнала обратного рассеяния величиной ДР=0.45 дБ на Х=1300 нм по сравнению с областью, которая не подвергается нагреву. Обнаружено, что у оптических волокон с покрытием из металла при их нагреве до 700 °С наблюдается рост потерь в области спектра

О 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 Время, ч

к < 800 нм, потери на микроизгибах, а также увеличение оптических потерь на ОН-группах (см. рис. 15).

Показано, что рост потерь в области спектра Х<800 нм частично вызван ростом оптических потерь излучения на рассеянии Рэлея. Это подтверждается увеличением сигнала обратного рассеяния в металлизированном

Рис. 16. Зависимость дополнительных оптических потерь на Х=1300 нм в ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава от времени выдержки при температуре 700°С: (1) диаметр 300 мкм (толщина покрытия 40 мкм); (2) диаметр 230 мкм (толщина ОВ при его нагреве. Экспери-покрытия 20 мкм); (3) диаметр 200 мкм, (толщина покрытия 25 мкм); ММ рефлектометр, >.=1.3 мкм.

ментально показано, что метал-

лизированные ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава могут эксплуатироваться при температурах / = 700-800 °С. При этом продолжительность эксплуатации ограничивается скоростью окисления металли-

ё о,о 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 з.о 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 ческого покрытия, которое вы-Время, ч

зывает увеличение покрытия в

Рис. 17. Зависимости величины дополнительных потерь на >.=1300 нм от времени выдержки при раз- размерах и приводит к увеличе-личных температурах: (1) 800 °С; (2) 700 °С. X - характерное время выдержки, после которой наблюда- "ию микроизгибных оптических

лось заметное увеличение дополнительных потерь потерь. На работоспособность на ОН-группах (Х=1.39 мкм); ММ рефлектометр,

>.=1300 нм. металлизированных ОВ при вы-

соких температурах влияет как диаметр, так и температура, при которой эксплуатируется металлизированное ОВ (см. рис. 16, 17). Дальнейшее охлаждение металлизированных ОВ, которые исследовались в данной работе, с /=700-800 °С до ?=400 °С в течение одного часа приводят к катастрофическому увеличению микроизгибных оптических потерь до а>40 дБ/км на Х=1300 нм, а также разрушению металлизированных ОВ диаметром менее 300 мкм.

Фотография отрезка металлизированного ОВ диаметром 300 мкм и толщиной покрытия 40 мкм, после выдерживания в течение 6.5 час при температуре 700 °С представлена на рис. 18. Данное ОВ после термического испытания не разрушилось в отличие от ОВ диаметром

Рис. 18. Фотография внешнего вида металлизи- 230 мкм и толщиной металлическо-

рованного ОВ с покрытием из медного сплава го покрытия 25 мкм и в этом ОВ подвергнутое нагреву до 700 °С в течение 7 час

со светоотражающей оболочкой диаметром 300 сохранился углеродный подслой мкм: (1) ОВ с углеродным подслоем (покрытие

удалено после термоиспытания), (2) окислив- ТОЛЩИНОИ 20 НМ (рис. 18, ПОЗ. 1). шаяся оболочка из медного сплава. Кроме того, было обнаружено,

что в металлизированных ОВ при температурах />800 °С отсутствует значительное

увеличение оптических потерь на ОН-группах (см. рис. 17). Установлено, что при

/ > 800 °С уровень дополнительных оптических потерь на вьОН составлял ~20 дБ/км

на Х.=1389 нм, хотя при /=700 °С, уровень оптических потерь составлял величину -120

дБ/км на Х.=1389 нм за то же время экспозиции. Предполагается, что это происходит

вследствие химической реакции удаления ОН-групп [14]:

= 81 * +8ЮН = 81 - О-в! з +0.5Н,

(9)

Реакция (9) может протекать лишь при достаточно высоком количестве Е'-центров, которые образуются при высокой температуре. Для Е'-центров (связи =5/*) характерно поглощение на длинах волн X = 212 и 450 нм. Об образовании Е'-центров может свидетельствовать рост оптических потерь в металлизированных ОВ при температурах />700 °С в области длин волн X. < 800 нм, который был показан на рис. 15, о чём прямо указывается в работе [5].

Также выполнялся нагрев многомодового металлизированного диаметром 230 мкм с 700 до 950 °С (рис. 19). Шаг нагрева 50 °С, время шага нагрева 10 мин, время выдержки при заданной температуре 10 мин. Начальные потери для данного ОВ при /=20 °С показаны на рис. 5. В данных условиях металлизированное ОВ выстояло при температуре 950 °С в течение 10 мин. При этом уровень оптических потерь составлял величину а < 10 дБ/км в области Х=800-1600 нм. Кроме того при />700 °С не наблю-

дается увеличение оптических потерь на ОН-группах. При дальнейшем нагреве металлизированное ОВ разрушилось.

В заключение было показано, что применение ме-

таллизированных ОВ типа кварц-кварц при высоких температурах ограничивается фоновым тепловым излучением [15], которое может влиять на измерение полезного сигнала и должно учитываться при измерениях. Этот эффект наиболее заметен при температурах />800 °С в металлизированных ОВ с большой площадью сердцевины. Однако этот эффект может быть применено для высокотемпературных ВОД антенного типа, которые позволяют измерять температуру в области /=300-1200 °С с точностью 1% [16].

S 50 ч

<? 40

X

О.

1 30

¡20 т s

= 10

2

I 0

H я

1-10

1 660 760 860 960 1060 1160 1260 1360 1460 1560 Длина волны А,нм

Рис. 19. Спектральные зависимости дополнительных оптических потерь (относительно 20°С) при (1) 700 "С, (2) 850 "С (3) 950 °С в металлизированном ОВ диаметром 230 мкм. Спектранализатор YORK S15

ВЫВОДЫ

1. Впервые показано, что в металлизированных ОВ с покрытием из алюминия при нагреве в воздухе при / > 300 °С происходит заметное увеличение потерь на ОН-группах (90 дБ/км на ^=1.389 мкм) и молекулярном водороде (18 дБ/км на Х=1.24 мкм). Напротив, в ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава уровень дополнительных потерь при тех же условиях составляет величину б дБ/км на ^=1.389 мкм. Причина такого отличия — генерация молекулярного водорода в процессе окисления алюминиевого покрытия в парах воды из воздушной среды с последующей диффузией молекулярного водорода в световедущую сердцевину ОВ. В случае использования ОВ с покрытием из алюминия при высоких температурах (/ > 250 °С) следует выбирать рабочую длину волны излучения, лежащую вне спектра ОН-групп, или использовать металлизированные ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава.

2. Показано, что при изготовлении металлизированных ОВ с покрытием из алюминия следует отказаться от использования примеси Р205 для легирования светове-дущей сердцевины ОВ.

3. Установлено, что для минимизации микроизгибных потерь в металлизированных OB из-за окисления металлического покрытия OB при его нагреве в качестве покрытий OB необходимо использовать медно-алюминиевый сплав вместо чистой меди. Кроме того, разность 1111 сердцевина-оболочка (Дп) должна составлять величину Ди>0.03, а толщина OB должна находиться в диапазоне значений 230-300 мкм.

4. Показано, что для создания металлизированных OB следует использовать современные кварцевые стекла с низким начальным уровнем концентрации примесей ОН-групп (Heraeus F-300, -500), а также использовать электропечь вместо кислородно-водородной горелки для жакетирования исходной кварцевой заготовки.

5. Экспериментально установлено, что металлизированные OB с покрытием из медно-алюминиевого сплава и германо-силикатной сердцевиной могут эксплуатироваться при температурах 700-800 °С до 8 час с уровнем оптических потерь а < 10 дБ/км на >.=1300 нм. Данные OB пригодны для практического применения в системах жизнеобеспечения.

Автор благодарит коллектив лаборатории №226 ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН и лично зав. лаборатории №226 д.х.н. Г.А. Иванова и с.н.с. И.Л. Воробьева за изготовленные и предоставленные для исследования образцы металлизированных оптических волокон, а также Borat Lenardic из OptaCore d.o.o., Любляна, Словения за изготовление ряда экспериментальных заготовок.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. A.B. Листвин, В.Н. Листвин. Оптические световоды для линий связи. М.: Лесарарт, 2003, 288с.

2. В.Д. Бурков, Г.А. Иванов. Физико-технологические основы волоконно-оптической техники. М.: МГУЛ, 2007.

3. Robert W. Filas. Metallization of silica optical fibers. Materials Research Society Symposium Proceedings, 1998, vol. 531, pp. 263-272.

4. Alexis Mendez, T.F.Morse. Specialty Optical Fibres Handbook. Academic Press, 2007,841 p.

5. Takao Shiota, Hiroshi Hidaka, Osamu Fukuda, Koichi Inada. High Temperature Effects of Aluminum-Coated Fibers. J. Lightwave Techn., 1986, Vol. 4, No. 8., pp. 1151-1156.

6. V.A. Bogatyrjov, E.M.Dianov, A.S. Biriukov, A.S. Sysoliatin, A.A. Voronov, V.V. Khitun, A.G. Mun Hyun Do, Jin Han Kim. Performance of high-strength Cu-coated fibers at high temperatures. Opt. Fiber Commun. OFC 97. 16-21 Feb 1997, pp. 182-183.

7. Б. Ленардич, В.А. Исаев. О параметрах современных световодов, изготовленных по технологии MCVD. Фотон-Экспресс, 2005, т.48, №8, стр. 30.

8. А.Ф. Косолапов, С.Л. Семенов. Работоспособность волоконных световодов в экстремальных условиях эксплуатации. Препринт НЦВО РАН, 2006, №12.

9. Р. Хоникомб. Пластическая деформация металлов. М.: Мир, 1972,408 с.

10. Леко В.К. Мазурин О.В. Свойства кварцевого стекла Л.: Наука, 1985, 166 с.

11. Б.С. Лунин, С.Н. Торбин. О температурной зависимости модуля Юнга чистых кварцевых стекол. Вестник Моск. университета, Сер. 2. Химия. 2000. Т. 41. № 3, стр. 172-173.

12. Смирягин А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы. М.: Металургиздат, 1956, 561 с.

13. Фабелинский И.Л. Молекулярное рассеяние света. М.: Наука, 1965.

14. Богданова О.Ю., Ероньян М.А., Кондратьев Ю.Н. Влияние водородсодержащих примесей в исходных материалах на оптическое поглощение кварцевых световодов. Физика и химия стекла, 1989, т. 15, № 6, с. 895.

15. Матвеев А.Н. Оптика. М.: Высшая школа, 1985. 351 с.

16. Окоси Т., Окамото К., Оцу М., Нисихара X., Кюма К., Хататэ К. Волоконно-оптические датчики. Пер. с япон.- Л: Энергоатомиздат, 1990, 256 стр.

ПУБЛИКАЦИИ

1. В.В. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, А.О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовский. Влияние металлического покрытия на оптические потери при отжиге волоконных световодов. Письма в ЖТФ, 2009, том 35, вып. №8 стр. 41-47.

2. Попов С.М. Влияние металлического покрытия на оптические потери при отжиге волоконных световодов. Нелинейный мир, 2009, том 7, вып. №7, стр. 184-185.

3. Попов С.М. Оптические потери световодов с покрытием из меди или алюминия при высоких температурах. Нелинейный мир, 2010, том 8, вып. №2, стр. 87-88

4. В.В. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Б. Ленардич, А.О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовский. Потери на поглощении света при высоких температурах в оптических волокнах с покрытием из алюминия или меди. Радиотехника и электроника, 2011,том 56, вып. №1, стр. 103-110.

5. S.M. Popov, V.V. Voloshin, I.L. Vorobyov, G.A. Ivanov, A.O. Kolosovskii, V.A. Isaev, Y.K. Chamorovskii. Optical loss of metal coated optical fibers at temperatures up to 800 °C. Optical Memory and Neural Networks (Information Optics), 2012, Vol. 21, No. 1, pp. 45-51

6. В.В. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Б. Ленардич, А.О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовский. Потери на поглощения света при высоких температурах в оптических волокнах. Спецвыпуск "Фотон-экспресс" Наука. Тезисы докладов Всероссийской конференции по волоконной оптике, г. Пермь, 8-9 октября 2009 г, стр. 15-16

7. В.В. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Б. Ленардич, А.О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовский. Высокотемпературное металлизированное оптическое волокно. Москва: Труды РНТОРЭС им. A.C. Попова, 2010, стр. 152-154.

8. С.М. Попов, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Ю.К. Чаморовский. Высокотемпературные оптические волокна с покрытием из металла. Минск: Материалы VIII Международной научно-технической конференции «Квантовая элекятроника», 2010, стр. 122-124

9. С.М. Попов, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Ю.К. Чаморовский. Оптические потери металлизированных оптических волокон при температурах до 800 °С. Санкт-Петербург: Тезисы докладов конференции «Лазеры, измерения, информация». 7-9 июня 2011 г., 2011, стр. 15-16.

10. С.М. Попов, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Ю.К. Чаморовский. Оптические потери металлизированных оптических волокон при температурах до 800 °С. Сборник докладов 21 Международной конференции «Лазеры, измерения, информация». Санкт-Петербург, 7-9 июня 2011 г., 2011, том 2, стр. 235-249.

11. В.В. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Б. Ленардич, А.О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовский. Высокотемпературные оптические волокна с покрытием из меди. Спецвыпуск «Фотон-экспресс» Наука. Тезисы докладов Всероссийской конференции по волоконной оптике, г. Пермь 12-14 октября 2011 г, стр. 191-192.

Подписано в печать: 23.08.2012 Объем: 1,0усл.п.л. Тираж: 100 экз. Заказ № 607 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, ул. Рождественка, д. 5/7, стр. 1 (495) 623-93-06; www.reglet.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Литературный обзор.

§1.1 Оптические потери в металлизированных ОВ при высокой температуре.

§1.2 Микроизгибные потери в металлизированных ОВ.

§1.3 Оптические потери в ОВ вследствие насыщения световедущей сердцевины ОВ молекулярным водородом.

§ 1.4 Другие механизмы изменения оптических параметров в ОВ при высоких температурах.

§1.5 Выводы.

ГЛАВА 2. Оптические потери металлизированных ОВ при температурах до 400 °С.

§ 2.1. Влияние вида металлического покрытия (медь, алюминий) на оптические потери в металлизированных ОВ.

§ 2.2. Край коротковолнового поглощения в металлизированных ОВ с покрытием из алюминия.■.

§ 2.3. Влияние среды, в которой производится нагрев, на рост оптических потерь в металлизированных ОВ с покрытием из алюминия.

§ 2.4 Стабильность во времени оптических потерь в металлизированных ОВ с покрытием из алюминия и меди.

2.5 Результаты и выводы.

ГЛАВА 3. Оптические потери, связанные с микроизгибами ОВ.

§ 3.1. Изменение микроизгибных оптических потерь при нагреве металлизированных ОВ с покрытием из меди и алюминия.

§ 3.2. Зависимость величины прироста микроизгибных оптических потерь от температуры и термоциклирования.

§ 3.3 Исследование причин необратимого роста оптических потерь в металлизированных ОВ с покрытием из меди.

§3.4 Моделирование характера изменения микроизгибных оптических потерь в металлизированных ОВ при высоких температурах.

§3.5 Способы уменьшения уровня микроизгибных оптических потерь в металлизированных ОВ.

3.5.1 Влияние диаметра кварцевой оболочки ОВ на начальные потери в металлизированных ОВ (при комнатной температуре).

3.5.2 Влияние диаметра кварцевой оболочки ОВ металлизированным покрытием на прирост микроизгибных потерь (при их нагреве).

3.5.3. Влияние разности показателя преломления сердцевины и кварцевой оболочки на прирост микроизгибных потерь в металлизированных ОВ.

3.5.4 Влияние состава металлического покрытия на прирост микроизгибных потерь при нагреве металлизированных ОВ.

3.5.5. Влияние толщины металлического покрытия на микроизгибные потери при нагреве металлизированных ОВ.

§ 3.6. Результаты и выводы.

ГЛАВА 4. Оптические потери в металлизированных ОВ при температурах 500-950 °С.

§ 4.1 Диффузия ОН-групп при температурах 500-700 °С.

§ 4.2 Исследование величины оптических потерь в металлизированных ОВ при температуре 700 °С.

§ 4.3 Исследование величины оптических потерь в металлизированных ОВ при температурах более 700 °С.

§ 4.4 Исследование величины сигнала обратного рассеяния в металлизированных ОВ при температурах до 950 °С.

§ 4.5 Влияние теплового фона на измерение оптических потерь при высоких температурах.

§ 4.6 Результаты и выводы.

За последние десятилетия волоконная оптика получила очень широкое распространение в различных областях науки и техники: телекоммуникациях, системах контроля и мониторинга, лазерной технике. В ряде важных применений оптических волокон, таких, например, как измерение и контроль при высоких температурах, системы жизнеобеспечения, передача высокой оптической мощности, ключевую роль начинают играть изменения их характеристик при повышенных температурах. Хорошо известно, что «обычные» оптические волокна (ОВ) предназначены для работы до 85 °С, при большей температуре происходит разрушение внешнего синтетического покрытия и, как следствие, самого ОВ. В тоже время от волоконно-оптических датчиков (ВОД) часто требуется измерять температуру в диапазоне от -100 °С до 1000 °С. Это необходимо потребителям в химической, нефтяной промышленности (т.н. "интеллектуальные" нефтяные скважины в рамках проектов фирм Schlumberger, Verrilon, Shell-Sensonet), ядерной промышленности, авиапромышленности, металлургии, геофизики (геотермальные скважины глубиной несколько километров, например Кольская сверхглубокая скважина для исследования литосферы земли), системах противопожарной безопасности (противопожарные системы Lios Technology) [1-3]. Но реально, в большинстве случаев максимальное значение измеряемых температур ограничивается до 400 °С. Это объясняется свойствами материалов (полимеров) покрывающих незащищенное ОВ. В результате этого обычные ОВ с покрытием из полимера не годятся для построения высокотемпературных ВОД [4, 5]. Кроме того,' потребителям химической и нефтяной промышленности требуется устойчивость к воздействиям агрессивных сред при значительных температурах 300.500 °С. Решением этой проблемы является использование различных металлов (медь, алюминий, золото) [6] в качестве внешнего покрытия ОВ. Металлизированные ОВ способны не только работать при высоких температурах, но обладают и другими полезными качествами такими как [7] :

• Герметичность, что позволяет достичь прочности ОВ близкой к предельной (-14 ГПа). Кроме того, считается, ввиду герметичности покрытия, что такие ОВ должны быть способны работать в среде с высокой концентрацией влаги (водяного пара) и газов, таких как водород, метан и т.д.

• Металлизированные ОВ могут быть полезны при передаче высокой мощности лазерного излучения (обычное полимерное покрытие может разрушаться и даже гореть при большой мощности передаваемого света вследствие рассеяния). Металлизированные волокна проще охлаждать в силу высокой теплопроводности металлических покрытий.

• Такие ОВ могут быть стерилизованы различными методами, например: паром, или гамма излучением.

• Их можно паять, что необходимо при фиксации волокна или при сопряжении ("пигтелировании") волокна с другими оптическими элементами при высоком вакууме.

• Они могут работать в жестких условиях, таких как высокотемпературные среды, при ионизирующем излучении, в некоторых химически активных средах.

• Могут использоваться для обеспечения безопасности волоконно-оптических линий связи (BOJIC). Использование в качестве BOJIC металлизированного ОВ не позволяет осуществить съём передаваемой информации методом изгиба ОВ ("метод прищепки"- tapping method).

Коммерческие предложения в области металлизированных ОВ на рынке представлены фирмами Silicon Lightwave Technology Inc. (покрытия типа Ni/Au Pt/Au) и Moritex Optocom Company Corporation. При этом длина продаваемых ими металлизированных ОВ всего около одного метра и уровень ослабления сигнала ~ 0.2 дБ/м (200 дБ/км), что не пригодно, например, для построения распределённых длинных датчиков температуры. Ограничение на длину образцов вызвано особенностью технологии нанесения металлического покрытия (напыления). Более длинные образцы, можно получить с помощью метода намораживания (протаскивания ОВ сразу после вытяжки, через металлический расплав). Образцы металлизированных ОВ, изготовленные по этой методике, предлагала фирма Fiberguide Industry. В качестве покрытия используется алюминий и золото с максимальной рабочей температурой 400 °С и 700 °С, соответственно. При этом длина образцов составляла величину 30-40 метров с уровнем оптических потерь 30.40 дБ/км на длине волны света X = 1300 нм. Однако к моменту начала данных исследований подробная информация об этих волокнах была вообще снята с интернет - сайта компании. В России металлизированные ОВ экспериментально производятся в Научном Центре Волоконной Оптики (НЦВО) РАН (покрытия: медь, алюминий, олово) а также в Государственном Оптическом Институте (ГОИ) им. С.И. Вавилова (покрытие из олова) - уровень оптических потерь 8-10 дБ/км на Я = 850 нм. Однако подробной информации о затухании света в таких ОВ при высоких температурах не опубликовано.

В ФИРЭ им В.А. Котельникова РАН освоена технология производства металлизированных ОВ длиной до нескольких километров с приемлемым уровнем оптических потерь (<3 дБ/км на Л, = 1300 и 1550 нм при t = 20 °С). Данные ОВ являются перспективными и могут практически использоваться в распределённых системах мониторинга температуры и давления с рабочими длинами несколько километров. Такие длины определяют основную задачу исследования, а именно, уменьшение величины оптических потерь в длинных металлизированных ОВ при высоких температурах. Известно, например, что оптические потери прямо влияют на рабочую длину и точность измерения температуры в распределённых системах измерения температуры (DTS системах).

При высокотемпературном применении металлизированных ОВ в них происходят различные процессы, которые приводят к изменению спектрального пропускания такого ОВ. Изучение оптических свойств металлизированных ОВ, процессов протекающих в них при нагреве, необходимо для выбора оптимальной конструкции металлизированного ОВ, которое сможет работать при высоких температурах с минимальными оптическими потерями. На момент начала работы над данной диссертацией уже были известны основные причины увеличения потерь излучения в металлизированных ОВ с покрытием из меди и алюминия. Оптические потери (на ОН-группах, микроизгибные потери, УФ - поглощение) были исследованы достаточно подробно лишь в области температур t = -60.300 °С [7]. Было показано, что основной вклад в оптические потери в металлизированных ОВ дают микроизгибные потери. Однако, как зависит уровень микроизгибных оптических потерь при высоких температурах от параметров структуры (внешнего диаметра, разность показателей преломления (lili) сердцевина-оболочка, состав покрытия) не было представлено. Кроме того, в работе [7] прямо указывалось, что при температурах t > 300 °С, наблюдается необратимое увеличение оптических потерь, что требует дальнейших исследований.

Оптические свойства металлизированных ОВ при более высоких температурах t > 300.400 °С были представлены лишь двумя работами, одна из которых была сделана в 1986 г. [8] и касалась ОВ с покрытием из алюминия. Было показано, что у ОВ с покрытием из алюминия при высоких температурах наблюдается рост поглощения излучений в УФ - области спектра вследствие образования Е'-центров окраски. Кроме того, данные ОВ характеризовались высоким начальным уровнем оптических потерь на ОН-группах (~100. 1000 дБ/км на Я = 1389 нм), что могло быть объяснено применением доступных в то время технологий изготовления заготовок из кварцевых стекол.

В другой работе (сделанной в 1997 г.) [9] экспериментально было показано, что ОВ с покрытием из меди (при температурах 700.800 °С) могут работать лишь в течение нескольких минут, ввиду быстрого роста оптических потерь (-70 дБ/км на X = 1300 нм). Однако объяснения этому явлению не было представлено. Таким образом, можно заключить, что на момент начала работы над диссертацией задача исследования дополнительных оптических потерь в металлизированных ОВ при высоких температурах и путей их снижения не была полностью решена, и проблема оставалась открытой.

В данной работе используются как многомодовые (ММ) ОВ с градиентным профилем показателя преломления (lililí) и световедущей сердцевиной легированной Ge02+Si02 (для измерительных систем на основе комбинационного рассеяния) так и одномодовые (SM) ОВ, для измерительных систем на основе рассеяния Мандельштама — Бриллюэна. Для вытяжки металлизированных ОВ использованы заготовки, изготовленные методом MCVD с германо - силикатной (SÍO2 + Ge02) и германо - силикатно -фосфатной (Si02 + Ge02 + Р205) сердцевиной, с применением как кислородно-водородной горелки, так и электропечи. В качестве металлических покрытий ОВ использовались медь, алюминий и сплавы на их основе, которые могут быть дешёвой альтернативой золоту. Отдельно нужно отметить, что золото благодаря своим свойствам (пластичности, химической стойкости к окислению), является интересным материалом для покрытия ОВ. Однако из-за его дороговизны, технологических трудностей нанесения и плохой адгезии к поверхности ОВ, использование его в качестве защитного металлического покрытия затруднительно.

Цель данной работы

Целью настоящей работы являлось изучение дополнительных оптических потерь в металлизированных ОВ при их нагреве, а также поиск путей их снижения. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Анализ дополнительных оптических потерь, обусловленных поглощением на гидроксильных ОН - группах, потерь на микроизгибах и потерь, связанных с коротковолновым поглощением в металлизированных ОВ при их нагреве.

2. Исследование влияния характеристик металлизированного ОВ (внешний диаметр, тип покрытия, материал световедущей сердцевины, разность ГШ сердцевина - оболочка, влияние внешней среды) на прирост оптических потерь при нагреве.

3. Определение предельной температуры, времени эксплуатации и величины оптических потерь, при которой ещё сохраняется работоспособность металлизированных ОВ.

Научная новизна

Впервые проведены исследования характера и причин увеличения оптических потерь в металлизированных ОВ при температурах выше 300 °С на основе современных материалов (стекло Heraeus F-300) с применением MCVD и FCVD метода изготовления заготовок с низким начальным содержанием ОН-групп. До этого времени, основное внимание в работах уделялось лишь прочности металлизированных ОВ, а оптические потери изучались лишь при температурах до 300 °С.

Показано, что на величину оптических потерь в металлизированных ОВ влияет как материал покрытия (медь или алюминий) и материал сердцевины (SÍO2 + Ge02 или SÍO2 + Ge02 + Р2О5), так и среда в которой производится нагрев волокна.

Экспериментально получены температурные границы обратимости и необратимости величины дополнительных микроизгибных оптических потерь в металлизированных ОВ при высоких температурах. Дано объяснение такого поведения металлизированных ОВ с точки зрения упругой и неупругой деформации металлов.

Показано влияние различных параметров металлизированного ОВ: разницы ПП сердцевина-оболочка, диаметра ОВ, толщина металлического покрытия и состава покрытия на величину прироста микроизгибных потерь.

Впервые получены прямые экспериментальные данные увеличения сигнала рассеяния Рэлея при экстремально высоких температурах до 1000 °С в металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава.

Экспериментально достигнут температурный предел (950 °С) работоспособности металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава. При превышении этого предела ОВ механически разрушаются.

Практическая ценность

Получены экспериментальные зависимости влияния различных параметров ОВ (разность 1111 сердцевина-оболочка, диаметр ОВ) на величину микроизгибных оптических потерь в металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава, при температурах до 700 °С.

На основе экспериментальных результатов даны практические рекомендации для изготовления металлизированных ОВ способных работать при высоких температурах.

Экспериментально показана возможность долгосрочного использования металлизированных ОВ при температурах более 300 °С с приемлемым уровнем оптических потерь (до 7 дБ/км на Я = 1550 нм).

Полученные экспериментальные результаты позволили создать металлизированное ОВ, которое после выдержки при температуре 700 °С в течение 7 часов имело оптические потери 2-3 дБ/км на Я = 1300 нм. В настоящее время по разработанной технологии данные металлизированные ОВ могут быть использованы в системах жизнеобеспечения для мониторинга пожаров.

Защищаемые положения

• В ОВ с покрытием из алюминия при нагреве на воздухе до температур свыше 300 °С наблюдается рост оптических потерь, связанных с поглощением света молекулами водорода на. длине волны Х= 1240 нм и гидроксильными ионами на длинах волн X, = 950, 1240, 1389 нм. В ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава при тех же условиях подобное увеличение оптических потерь не наблюдается. При одинаковых условиях нагрева различие оптических потерь для указанных покрытий достигает величины 80-90 дБ/км на длине волны Х = 1389 нм.

• Использование в качестве металлического покрытия ОВ медно-алюминиевого сплава вместо чистой меди в 5-10 раз уменьшает дополнительные потери, связанные с окислением покрытия, и приводит к сдвигу температурной области минимума дополнительных микроизгибных оптических потерь с г = 200-250 °С до г = 600-700 °С.

• Добавление алюминия к медному покрытию ОВ приводит к увеличению уровня микроизгибных потерь на длине волны Х- 1300нмса< 10 дБ/км до а = 50-100 дБ/км при термоциклировании ОВ в интервале температур t = 20400 °С.

• ОВ с германо-силикатной сердцевиной и с покрытием из медно-алюминиевого сплава сохраняют свою работоспособность до температуры £ = 950 °С в течение 10 мин с уровнем оптических потерь а < 10 дБ/км в диапазоне длин волн X = 800-1600 нм.

Апробация работы

Основные материалы данной работы были представлены в следующих публикациях:

1. В.В. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, А.О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовский, "Влияние металлического покрытия на оптические потери при отжиге волоконных световодов", Письма в ЖТФ, 2009, том 35, вып. 8 стр. 41-47.

2. Попов С.М., "Влияние металлического покрытия на оптические потери при отжиге волоконных световодов", Нелинейный мир, 2009, том 7, вып. №7, стр. 184-185

3. Попов С.М., "Оптические потери световодов с покрытием из меди или алюминия при высоких температурах ", Нелинейный мир, 2010, том 8, вып. №2, стр. 87-88

4. B.B. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Б. Ленардич, А.О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовскнй "Потери на поглощении света при высоких температурах в оптических волокнах с покрытием из алюминия или меди", Радиотехника и Электроника, 2011, том 56, вып.1, стр. 103-110

5. S.M.Popov, V.V.Voloshin, I.L. Vorobyov, G.A.Ivanov, A.O.Kolosovskii, V.A.Isaev, Y.K.Chamorovskii "Optical loss of metal coated optical fibers at temperatures up to 800 °C", Optical Memory and Neural Networks (Information Optics), 2012, Vol. 21, No. 1, pp. 45-51

Основные результаты диссертационной работа были представлены на Всероссийской конференции по волоконной оптике г. Пермь 2009 и 2011 г., конференции молодых учёных им. Анисимкина г. Москва в 2008 и 2009 г. Была получена грамота за лучший доклад на конференции молодых учёных г. Фрязино 2010 г. Работа апробировалась на конференции общества Попова в 2010 г. и на международной конференции "Квантовая Электроника" г. Минск. В 2011 г. работа докладывалась на международной конференции "Лазеры измерения информация" г. Санкт-Петербург.

1. В.В. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Б. Ленардич, А.О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовский, "Потери на поглощения света при высоких температурах в оптических волокнах", Спецвыпуск "Фотон-экспресс" наука: Тезисы докладов Всероссийской конференции по волоконной оптике 8-9 октября 2009 г, стр. 15-16

2. В.В. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Б. Ленардич, А.О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовский "Высокотемпературное металлизированное оптическое волокно", Москва: Труды РНТОРЭС им. A.C. Попова, 2010, стр. 152-154

3. С.М. Попов, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Ю.К. Чаморовский " высокотемпературные оптические волокна с покрытием из металла". Минск:

Материалы 8 Международной научно-технической конференции Квантовая Электроника, 2010, стр. 122-124'

4. С.М. Попов, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Ю.К. Чаморовский "Оптические потери металлизированных оптических волокон при температурах до 800 °С". Санкт-Петербург: Тезисы докладов конференции Лазеры измерения информация 7-9 июня 2011 г, стр. 15-16

5. С.М. Попов, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Ю.К. Чаморовский "Оптические потери металлизированных оптических волокон при температурах до 800 °С". Санкт-Петербург: Сборник докладов 21-й международной конференции "Лазеры измерения информация 7-9 июня 2011 г.", 2011, том 2, стр. 235-249

6. В.В. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Б. Ленардич, А.О. Колосовский, С.М. Попов, .Ю.К. Чаморовский "Высокотемпературные оптические волокна с покрытием из меди", Спецвыпуск "Фотон-экспресс" наука: Тезисы докладов Всероссийской конференции по волоконной оптике 1214 октября 2011 г, стр. 191-192

Личный вклад автора

Диссертационная работа представляет собой обобщение работ автора выполненных совместно с сотрудниками лаборатории №226 ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН. В работах, включённых в диссертацию, автор участвовал в сборке экспериментальной . установки, проводил основной объём экспериментов, осуществлял анализ, обобщал результаты и формулировал выводы на их основе. Все выносимые на защиту результаты и положения диссертационной работы получены и разработаны лично автором или при его непосредственном участии. Все экспериментальные образцы, которые исследовались в работе, изготавливались сотрудниками лаборатории.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 148 страниц печатного текста, содержит 56 рисунков, 46 формул, 5 таблиц. Список цитируемой литературы включает 131 ссылку.

Основные результаты работы

1. Впервые показано, что металлизированное ОВ с покрытием из алюминия при нагреве в воздухе при £ > 300 °С, проявляет заметное увеличение потерь на ОН-группах (90 дБ/км на Я = 1.389 мкм) и молекулярном водороде (18 дБ/км на Я = 1.24 мкм). Напротив, в ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава уровень дополнительных потерь при тех же условиях составляет величину 6 дБ/км на Я = 1.389 мкм. Причина этого - генерация молекулярного водорода в процессе окисления алюминиевого покрытия в парах воды из воздушной среды с последующей диффузией молекулярного водорода в световедущую сердцевину ОВ.

2. Материал легирования световедущей сердцевины заготовки оказывает влияние на уровень оптических потерь на ОН- группах в ОВ с покрытием из алюминия при t > 300 °С. Величина прироста оптических потерь на ОН-группах в ОВ с покрытием из алюминия и световедущей сердцевиной, легированной веОг+РгОз значительно больше (более 350 дБ/км на Я = 1389 нм), чем в ОВ с покрытием из алюминия и сердцевиной легированной веОг (100 дБ/км на Я = 1389 нм) из-за большей скорости химической реакции образования ОН-групп при высоких температурах.

3. Металлизированные ОВ с покрытием из алюминия при длительном хранении (от 0 до 15 месяцев) в нормальных условиях характеризуются "водородным старением" из-за естественного окисления покрытия в парах воды из воздушной среды, в отличие от ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава. По этой причине, металлизированные ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава более предпочтительны для долгосрочного применения в нормальных условиях.

4. Составы, используемые в качестве покрытий металлизированных ОВ, оказывают сильное влияние на микроизгибные оптические потери. Использование медно-алюмйниевых сплавов для покрытий в металлизированных ОВ вместо чистой меди уменьшает скорость окисления покрытия и приводит к сдвигу точки минимума микроизгибных оптических потерь в область более высоких температур 500.600 °С (вместо 180.240 °С). Сильное увеличение концентрации легирующей примеси алюминия, однако, увеличивает уровень микроизгибных оптических потерь с 10 до 100 дБ/км на X = 1300 нм в области температур/ = 100.400 °С.

5. Металлизированные ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава характеризуются границей обратимости и необратимости оптических потерь. При термоциклировании в области температур t = 20.200 °С оптические потери обратимы, ввиду упругой деформации. При термоциклировании при t > 200 °С изменение оптических потерь необратимо, ввиду пластической деформации. При нагревании металлизированных ОВ выше 200 °С и последующем охлаждении до 20 °С наблюдаются остаточные микроизгибные оптические потери из-за перехода покрытия металлизированного ОВ в зону пластической деформации.

6. Увеличение внешнего диаметра ОВ в металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава и алюминия снижает величину микроизгибных потерь, при нормальных условиях (t = 20 °С). Величина микроизгибных потерь зависит степенным образом от диаметра ОВ: Aa~d~3. Обнаружено, что в области высоких температур t = 100.400 °С, диаметр ОВ слабо влияет на величину микроизгибных потерь, что противоречит ранее полученным результатам для ОВ с полимерным покрытием. Поэтому, увеличение внешнего диаметра металлизированного ОВ не является решением проблемы микроизгибных оптических потерь в области температур t = 100.400 °С.

7. Величина микроизгибных потерь в металлизированных ОВ при нагреве зависит от разности 1111 сердцевина - оболочка с эмпирическим параметром р: Да ~ Ап~р. Параметр р для многомодовых ОВ составляет величину ~3. Для одномодовых ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава параметр р~2 и

1 ">о

1JZ/

2.5 на X = 1300 нм и X = 1550 нм, соответственно. Это укладывается в ранее полученные зависимости для ОВ с полимерным покрытием.

8. Металлизированные ОВ, изготовленные из кварцевого стекла с высоким содержанием ОН-групп в технологической оболочке, характеризуются значительным поглощением (250 дБ/км на Я = 1389 нм) по сравнению с ОВ с низким начальным содержанием ОН-групп (12 дБ/км на X = 1389 нм), при t > 500 °С. Это объясняется увеличением коэффициента диффузии ОН-связей из технологической оболочки в световедущую сердцевину ОВ при ? > 500 °С.

9. На работоспособность металлизированных ОВ (при / = 700.800 °С) влияет как диаметр металлизированного ОВ (из-за снижения уровня микроизгибных оптических потерь), так и температура, при которой эксплуатируется металлизированное ОВ (из-за увеличения скорости окисления металлического покрытия), что приводит к увеличению уровня микроизгибных потерь.

10. В металлизированном ОВ при температурах ? > 800 °С отсутствует рост потерь на ОН-группах, который наблюдается при меньших температурах.

Практические выводы

1. Каждая область практического применения металлизированных ОВ требует подбора их параметров под каждую конкретную задачу.

2. В ОВ с покрытием из алюминия при высоких температурах в воздушной среде наблюдается повышенное поглощение на ОН-группах, вследствие окисления покрытия. В случае использования таких ОВ, при высоких температурах (? > 250 °С), следует выбирать рабочую длину волны излучения, лежащую вне спектра ОН-групп, или же использовать металлизированные ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава.

3. При изготовлении металлизированных ОВ с покрытием из алюминия следует отказаться от использования примеси Р205 для легирования световедущей сердцевины.

4. Для минимизации микроизгибных потерь в металлизированных ОВ при их нагреве необходимо, чтобы разность ГШ сердцевина-оболочка составляла величину Лп>0.03.

5. Для создания металлизированных ОВ следует использовать современные кварцевые стекла с низким начальным уровнем концентрации примесей ОН-групп (Heraeus F-300, -500), а также использовать электропечь вместо кислородно-водородной горелки для жакетирования заготовки.

6. Металлизированные ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава могут эксплуатироваться при температурах t = 700.800 °С до 8 часов с уровнем оптических потерь а<10 дБ/км на Я = 1300 нм, что пригодно для практического применения, например, в системах жизнеобеспечения. Необратимое увеличение микроизгибных оптических потерь наблюдается лишь при последующем охлаждении до t = 300.400 °С.

7. Металлизированные ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава могут быть подвергнуты термоциклированию в области температур t = 20.400 °С в течение более 4 циклов "нагрев-охлаждение" без их механического разрушения. Необратимое разрушение металлизированных ОВ с покрытием из медно-алюминиевого сплава, наблюдается лишь при долгосрочной эксплуатации (более 10 часов) при температурах до i = 800° и последующем охлаждении до t = 300.400 °С.

Автор благодарит коллектив лаборатории №226 ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН и лично зав. лаборатории №226 д.х.н. Г.А. Иванова и с.н.с. И.Л. Воробьева за изготовленные и предоставленные для исследования образцы металлизированных оптических волокон, а также Borut Lenardic из OptaCore d.o.o., Любляна, Словения за изготовление ряда экспериментальных заготовок.

Заключение

1. Honglei Guo, Gaozhi Xiao, Nezih Mrad, Jianping Yao "Fiber Optic Sensors for Structural Health Monitoring of Air Platforms" Sensors 2011, No. 11, pp. 36873705.

2. D. Inaudi "Overview of fibre optic sensing to structural health monitoring applications", ISISS'2005, International Symposium on Innovation & Sustainability of Structures in Civil Engineering, Nanjing, China, 2005, November 20-22.

3. Glombitza, U. and Hoff, H. "Fibre Optic Radar System for Fire Detection in Cable Trays" 13th International Conference on Automatic Fire Detection. Duisburg: s.n., 2004.

4. A.B. Листвин, B.H. Листвин "Оптические световоды для линий связи" -М.: Лесарарт, 2003., 288с.

5. В.Д. Бурков, Г.А. Иванов "Физико-Технологические Основы Волоконно-Оптической Техники" М: МГУЛ 2007

6. Robert W. Filas, "Metallization of silica optical fibers," Materials Research Society Symposium Proceedings, 1998, vol. 531, pp. 263-272.

7. Alexis Mendez and T.F.Morse "Specialty Optical Fibres НапдБоок", Academic Press: Elsiver, 2007 841 pages

8. Takao Shiota, Hiroshi Hidaka, Osamu Fukuda, Koichi Inada "High Temperature Effects of Aluminum-Coated Fibers" JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, 1986, Vol. 4, No. 8., pp. 1151-1156

9. V.A. Bogatyrjov, E.M.Dianov, A.S. Biriukov, A.S. Sysoliatin, A.A. Voronov, V.V. Khitun, A.G. Mun Hyun Do, Jin Han Kim. Performance of high-strength Cu-coated fibers at high temperatures. Opt. Fiber Commun. OFC 97. 16-21 Feb 1997, pp. 182-183.

10. Edward Murphy, Pratik Shah, Jack Kelly, Todd Anderson "New Heat Resistant UV Cure Coatings as Protective Overcoats for Optical Fiber Applications", 58th

11. CS Conference™ Proceedings of the International Wire & Cable Symposium (IWCS™), Inc. Charlotte, NC, USA November 8-11, 2009

12. Y.Ohmori, H. Itoh M. Nakahara, N. Inagaki, "Loss increase in silicone coated fibers with heat treatment", ELECTRONICS LETTERS, 1983, Vol. 19. No 23, pp. 1006-1008

13. T. Kimara, S. Sakaguchi "Transmission loss of UV-Curable Silicone-Coated Optical Fibre", Electronics Letters, 1984, Vol.20 No.8, pp. 315-317

14. A. S. Biriukov, V. A. Bogatyrjov, V. F. Lebedev, A. G. Khitun "Theoretical Investigation of Metal Coating Deposition on Optical Fibers by Freezing Technique. The Model of the Process", Materials Research Society, 1998, vol. 531, pp. 273-283

15. A. S. Biriukov, V. A. Bogatyrjov, V. F. Lebedev, A. G. Khitun "Calculation of the thickness of a metal coating for a fibre produced by the freezing technique" Sov. Lightwave communication, 1993, Vol. 3, pp. 235-246

16. Arridge R.G., Baker A.A., Cratchley D. "Metal Coated fiber and fibers reinforced metals", J. Sci. Instrum., 1964, Vol. 41, pp. 259-261

17. S.L.Semjonov, M.M.Bubnov, E.M.Dianov, A.G.Shchebunyaev.- Reliability of aluminum coated fibers at high temperature.- Proc.SPIE, 1993, v. 2074, pp. 25-33.

18. Semjonov, Sergei L.; Bubnov, Mikhail M.; Dianov, Evgeni M.; Shchebunyaev, A. G. "Reliability of aluminum-coated fibers at high temperature", Proc. SPIE, 1992, Vol. 2074, p. 25-33

19. Богатырев B.A., Бубнов M.M., Дианов E.M, Румянцев С.Д, Семенов СЛ., "Прочность световодов в металлическом покрытии", Радиотехника, 1988, №9, стр. 82-83

20. В.А.Богатырев, М.М.Бубнов, Е.М.Дианов, А.М.Прохоров, С.Д.Румянцев, С.Л.Семенов. "Высокопрочные световоды в герметичном покрытии", Письма в ЖТФ, 1988, т. 14, № 9, стр.769-773.

21. Y. S. Shiue, М. J. Matthewson, С. R. Kurkjian & D. R. Biswas "Strength and surface characterization of aluminum coated fused silica fibers", Proc. SPIE, 2611, 1996, pp. 117-121.

22. V. A. Bogatyrjov, E. M. Dianov, S. D. Rumyantsev, and A. A. Sysoliatan, "Copper-coated optical fibers" Meetings, OFC/IOOC 93, Technical Digest, paper WA3,1993, p. 78

23. Biswas, D. R., and S. Raychaudhuri. Optomechanical properties of long-strength nickel coated optical fibers. Technical Digest Optical Fiber Communication Conference, Optical Society of America, Washington, DC. Paper presented at San Jose, CA, 1985

24. Almeida J.B., Hale P.G., Sheppard C.T.R. "On line metal coating of optical fibers", Optik (Stuttgart), 1979, v.53, N3, pp. 231-233.

25. M.L. Stein, S. Aisenberg and J.M. Stevens, The American Ceramic Society, Inc., Columbus, Ohio, 1981, pp. 124-133

26. Bubel, G.M. Krause, J.T. Bickta, B.J. Ku, R.T. "Mechanical reliability of metallized optical fiber for hermetic terminations", Journal of Lightwave Technology, 1989, Vol. 7, №10, pp. 1488-1493

27. Sysoliatin, A.G. Khitun, "Magnetosensitive Ni-coated optical fibers" Materials Research Society, Symposium Proceedings San-Francisco, MRS Spring Meeting, 1998, Volume 531, pp. 291-295

28. Шевандин B.C Увеличение прочности металлизированного кварцевого световода во времени. Междун. конгресс «Оптика-XXI век», конф. «Прикладная оптика-2006», СПб, Сб. трудов, 2006, с. 263-265

29. К. Inada T.Shiota "Metal Coated Fibers", Characteristics and standards, 1985. SPIE Vol. 584 Optical Fiber

30. Бухтиарова T.B., Дьяченко A.A., Иноземцев В.П., Соколов А.В., Волоконно-оптические кабели для протяжённых линий связи. Итоги науки и техники, сер. Связь, 1988

31. Т. Tanifuji, М. Matsumoto, М. Tokudo, М. Miyauchi "Wavelength-dependent optical loss increase in graded-index optical fiber transmission lines", Electronics Letters, 1984, Vol.20 No. 1, pp. 13-14

32. J.N. Fields "Attenuation of a parabolic-index fiber with periodic bends", Applied Physics Letters, 1980, Vol. 36, №10, pp. 799-801

33. S. Stueflotten, "Low temperature excess loss of loose tube fiber cables", Appl. Opt. 21, 1982, pp. 4300-4307

34. Yoshizawa N., Yabuta Т., Noguchi K. "Residual Nylon-Jacketed-Fiber shrinkage caused by cooling", Electronics Letters, 1983, Vol. 19, №11, pp. 411-412

35. Tetsuro Yabuta, Nobuyuki Yoshizawa, Kohshi Ishihara "Excess Loss a singlemode jacketed optical fiber at low temperature", Applied optics, 1983, Vol.22, No. 16, pp. 2356-2362

36. E. SUHIR "Effect of Initial Curvature on Low Temperature Microbending in Optical Fibers", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, 1988, VOL. 6, NO. 8, pp. 1321-1327

37. D. Gloge "Optical-Fiber Packaging and its influence of fiber straightness and loss", The Bell system technical journal, 1975, Vol. 54, №2, pp. 245-262

38. K. Petermann "Fundamental mode microbending loss in graded-index and W fibres", Optical and Quantum Electronics, 1977, Vol., № 2, pp. 167-175

39. Santanu Das., Collin G. Englefield, Paul A. Goud "Power Loss, Modal Noise and distortion due to microbending of optical fibers", Applied Optics, 1985, Vol. 24, №15, pp. 2323-2334

40. G. Coppal, P. Di Vital and M. Potenza "Theory of scattering in multimode optical fibers", Optical and Quantum Electronics, 1982, Vol. 14, №4, pp. 283-309

41. S. Hornung, N. J. Doranl and R. Allen "Monomode fibre microbending loss measurements and their interpretation", Optical and Quantum Electronics, 1982, Vol. 14, № 4, pp 359-362

42. Sham-Tsong SHIUE "Design of Hermetically Metal-coated Optical Fibers to Minimize Hydrostatic Pressure Induced Stress", Proc. Natl. Science Conclusion ROC (A), 2000, Vol.24, No.2, pp. 104-114

43. Shiue S-T; Shen T-Y. "Thermally and mechanically induced microbending losses in single-coated optical fibers in the long term", Modeling and Simulation in Materials Science and Engineering, 2001, Vol. 9, №3, pp. 207-213

44. Yoshizawa, N. Negishi, Y. "Low loss hermetic optical fiber continuously metal casted over thebuffer layer", Optical Communication (ECOC 88). Fourteenth European Conference on (Conf. Publ. No.292), 1988, Vol.1 pp. 441-444

45. Francois, P.L.; Bayon, J.F.; Alard, F.; Grot, D. "Characterisation procedure of fibre packagings relative to microbends", Electronics Letters, 1985, Vol. 21, №11, pp.471 472

46. Denis Donlagic "A low bending loss multimode fiber transmission system", Optical Express, Vol. 17, №24, 2009

47. Thomas Reinsch and Jan Henninges "Temperature-dependent characterization of optical fibres for distributed temperature sensing in hot geothermal wells", Measurement Science and Technology, 2010, Vol. 21., No. 9

48. B.C. Шевандин "Кварцевые волоконные световоды с особыми оптическими и механическими свойствами", Санкт-Петербург, 2006

49. John М. Senior "Optical Fiber Communications Principles and Practice", Second Edition, pp. 192-193

50. Murakami, Y. Noguchi, K. Ishihara, K. Negishi, "Fibre loss increase due to hydrogen generated at high temperatures", Electronics Letters, 1984, Vol. 20, №6, pp. 226-228

51. K. Noguchi Y. Murakami K. Ishihara "Infra-Red Loss Spectrum Of Hydrogen Molecules In A Silica Fiber", Electronics Letters, 1983, Vol. 19, No. 24, pp. 10451046

52. Kazuhiro Noguchi, Norl Shibata, Naoshi Uesugi Et All., "Loss Increase For Optical Fibers Exposed To Hydrogen Atmosphere", Journal Of Lightwave Technology, 1985, Vol. 2, No. 3, pp. 236-243

53. C. Wang, G. Drenzek, I. Majid, K. Wei, D. Bolte, A. Soufiane, Verrillon, Inc. USA "High-Performance Hermetic Optical Fiber for Downhole Applications" Whitepaper

54. Imtiaz Majid, Kanxian Wei, Gary Drenzek, Chih-Hao Wang, Abdel Soufiane "Novel Optical Fiber Design for Hydrogen-rich Harsh Environments", Verrillon, Inc., 15 Centennial Drive, North Grafton, MA 01536, 508-890-7100 e-mail: majid@verrillon.com

55. Lou V.; Sato R.; Tomozawa M. Hydrogen diffusion in fused silica at high temperatures, Journal of Non-Crystalline Solids, 2003, Vol. 315, №1, pp. 13-19

56. Modone E., Parisi G., Sordo B, "Experimental determination of time constant for reversible diffusion of H2 in optical fibers", Journal of optical communication, 1987, №3, pp. 98-101

57. P.J. Lemaire, "Reliability of optical fibers exposed to hydrogen: prediction of longterm loss increases". Opt. Engineering, 1991, Vol. 30, pp. 780-789.

58. А.Ф. Косолапов, С. Jl. Семенов. "Работоспособность волоконных световодов в экстремальных условиях эксплуатации", Препринт НЦВО РАН, 2006, №12

59. S. L. Semjonov, V. A. Bogatyrev, A. A. Malinin "Hermetically coated specialty optical fibers", Proceedings of the SPIE, 2010, Volume 7839, pp. 783912783912-4

60. K. Noguchi Y. Murakami K. Ishihara "Infra-Red Loss Spectrum Of Hydrogen Molecules In A Silica Fibre", Electronics Letters 24th November, 1983, Vol. 19, No. 24, Pp. 1045-1046

61. K. W. Plessner S. J. Stannard-Powell, "Attenuation/Time Relation For OH Formation In Optical Fibres Exposed To H2", Electronics Letters, 1984, Vol. 20, No. 6, pp. 250-252

62. J.Stone "Interactions of Hydrogen and Deuterium with Silica Optical Fibers: A Review", Journal Of Lightwave Technology, 1987, Vol. 5, No. 5. pp. 712- 733

63. Victor G. Plotnichenko, Gennadii A. Ivanov and other, "Influence of Molecular Hydrogen Diffusion on Concentration and Distribution of Hydroxyl Groups in Silica Fibers", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, 2005, Vol. 23, №1, pp. 341-347

64. Nayoya Uchida, Naoshi Uesugi "Infrared Optical Loss Increase in Silica Fibers due to Hydrogen", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, 1986, Vol. 4, №8, pp. 1132-1138

65. 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, вып. 12, стр. 61-68

66. V. Lanin, К. M. Golant and I. V. Nikolin "Interaction of molecular hydrogen with the doped silica core of an optical fiber at elevated temperatures" Technical Physics, 2004, Vol. 49, №12, pp. 1600-1604

67. O. Humbach, H. Fabian, U. Grzesik, U.Haken, W. Heitmann, "Analysis of OH absorption bands in synthetic silica", Journal of Non-Crystalline Solids, 1996, vol. 203, pp.19-26

68. Wiesenfeld, J. M.; Stone, J.; Marcuse, D.; Burrus, C. A.; Yang, S. "Temperature dependence of hydroxyl formation in the reaction of hydrogen with silica glass", Journal of Applied Physics, 1987, Vol. 61, №12, pp.5447-5454

69. K. Mochizuki, Y. Namihara, H. Yamamoto, "Transmission loss increase in optical fiber due to hydrogen permeation", Electronics Letters, 1983, Vol. 19 No.18, pp. 743-745

70. Joshua M. Jacobs "The impact of Hydrogen on Optical fibers", Coming's White Paper, September (2004) Интернет-сайт фирмы Corning: http://www.corning.com/WorkArea/downloadasset.aspx?id=7833

71. Itoh, H. Shimizu, M. Ohmori, Y. Nakahara, M., "Reaction property of diffused hydrogen with defect Centers in Ge02-doped fiber", 1987, Vol. 5, №1, pp.134-139

72. Naoshi Uesugi, Tsuneo Kuwabara, Yukinori Ishida, Kazuhiro Noguchi, Yukiyasa Negishi, Naoya Uchida, "Infrared Loss Increase Phenomenon of Coated Optical Fibers at High Temperatures", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, 1985, Vol. 3, №4, pp.824-828

73. Cocito G. Ferraris M., Modone E., Sardo B. "Hydrogen interaction in high Ge-doped silica optical fibers", Alta Freq, Vol. 56, №6, pp. 301-303

74. Murakami Y., ISHIHARA K, Negishi Y., Kojima N, "Microbending losses of P205-doped graded index multimode fibre", Electronics Letters, 1982, Vol. 18, No 18, pp. 774-775

75. Uesugi, N. Kuwabara, T. • Ohashi, M. Ishida, Y. Uchida, N. "Stress and temperature effects on optical loss increase for phosphor-doped silica fiber in the long wavelength region", Electronics Letters, 1983, Vol. 19, №20, pp. 842-843

76. K. Noguchi, N. Uesugi, K. Ishihara "Hydrogen Quantity Generated From Optical-Fibre Coating", Electronics Letters, 1984, Vol. 20, №21, pp. 897-898

77. N. Uesugi, y. Murakami, c. Tanaka, y. Ishida, y. Mitsunaga, y. Negishi, n. Uchida "Infra-red optical loss increase for silica fibre in cable filled with water", Electronics Letters, 1983, Vol. 19, No. 1, pp. 762-764

78. C. Lasne, J-Y. Barraud, D. Chevalier, Route De Nozav, R. Jocteu, "Hydrogen generation by materials related to submarine optical cables", Optical and Quantum Electronics, 1987, Vol. 18, No. 2 pp.97-101

79. K. E. Lu, G. S. Glaesemann, M. T. Lee, D. R. Powers and J. S. Abbott "Mechanical and hydrogen characteristics of hermetically coated optical fiber", Optical and Quantum Electronics, 1990, Vol. 22, №3, pp 227-237

80. Imtiaz Majid, Abdel Soufiane, Kanxian Wei, Gary Drenzek, Chih-Hao Wang "Improved performance of hermetic optical fiber for harsh environment" Proceeding of 53rd International Wire & Cable Symposium, pp. 166-171

81. Lu K.E., Glasemann G.S., Vandewoestine R.V., Kar G. "Recent Developments in Hermetically Coated Optical Fiber", Journal Of Lightwave Technology, 1988, Vol. 6, No. 2. pp. 240-244

82. Irina Severin, Rochdi El Abdi, Marcel Poulain "Mechanical and chemical characteristics of hermetically coated silica optical fibre", Surface & Coatings Technology, 2008, Vol.202, pp. 2494-2499

83. Chih-Hao Wang, Abdel Soufiane, Imtiaz Majid, Kanxian Wei, Gary Drenzek "High Reliability Hermetic Optical Fiber for Oil and Gas Application", Verrillon, Inc., 15 Centennial Drive, N. Grafton, MA, USA

84. M.M. Bubnov, S.L. Semjonov "Strength of carbon and dual hermetically coated fibers at ambient and high (>400 °C) temperatures", Euroopto'93 Berlin, vol. 1973

85. A.A. Abramov, М.М. Bubnov, A.M. Prochorov, S.L. Semjonov, A.G. Gurjanov. Optical performance of low loss aluminium coated fibers exposed to hydrogen and temperature cycling. - OFC/IOOC 93 Technical Digest, 1993, WA3, pp. 76

86. Jeffrey T. Kohli and G. Scott Glaesemann "Hermetically Coated Erbium-Doped Specialty Fibers" Corning Whitepaper

87. Eugene M. Dianov, Konstantin M. Golant, Rostislav R Khrapko, A. S. Kurkov, and Alexander L. Tomashuk "Low-Hydrogen Silicon Oxynitride Optical Fibers Prepared by SPCVD", Journal Of Lightwave Technology, 1995, Vol. 13, No. 7, pp.1471-1474

88. Б. Ленардич, В.А. Исаев, "О параметрах современных световодов изготовленных по технологии MCVD", Фотон-Экспресс, 2005, Том.48, №8, стр. 30

89. Tomozawa M.l; Kim D.-L.; Lou V. "Preparation of high purity, low water content fused silica glass", Journal of Non-Crystalline Solids, 2001, Vol. 296, No 1, pp. 102-106

90. O.B. Иванов, C.A. Никитов, Ю.В. Гуляев, "Оболочечные моды волоконных световодов, их свойства и применение", Успехи физических наук, 2006, т. 176, № 2, стр. 175-202 '

91. О. V. Butov, К. M. Golant, Yu. K. Chamorovskii, A. A. Kolosovskii, V. A. Isaev, V. V. Voloshin, I. L. Vorob'ev, Ya. V. Gousev, I. V. Sokolov, "In-Fiber Bragg

92. Gratings For Sensor Applications At High Temperatures" in Optical Fiber Communication Conference on CD-ROM (The Optical Society of America, Washington, DC, 2004), FC5.

93. K. Lyytikainen, S. T. Huntington et. al "Dopant diffusion during optical fibre drawing", Optics Express, 2004, Vol. 12., No. 6., pp 972-977

94. Marek Ratuszek "Loss analysis of single mode telecommunication fiber thermally-diffused core areas", Optica Applicata, 2007, vol. 37, pp. 279-294

95. Леко B.K. Мазурин O.B. "Свойства кварцевого стекла", JI:, Наука, 1985, 166 с.

96. V.A. Bogatyrjov, I.I. Cheremsin, Е.М. Dianov, К.М. Golant, A.L. Tomashuk "Super high strength metal coated low hydroxyl low chlorine all silica optical fibres" Proc. Of RADECS'95, Arcachon, France, 1995, p. 503

97. A.H. Rose "Annealing Optical Fiber: Applications and Properties" The American Ceramic Society Bulletin, 2000, Vol. 79 No.3, pp. 40-43

98. B.B. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, А. О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовский, "Влияние металлического покрытия на оптические потери при отжиге волоконных световодов", Письма в ЖТФ, 2009, том 35, вып. 8 стр. 41-47.

99. J.M. Woodall, J. Т. Ziebarth, Ch. R. Allen, J. Jeon et al. // Proc. Materials Clean Technology, Boston, 2008, June 1-5.

100. Попов C.M., "Влияние металлического покрытия на оптические потери при отжиге волоконных световодов", Нелинейный мир, 2009, выпуск 7, стр. 184-185

101. Кубашевский О., Гопкинс Б. "Окисление металлов и сплавов". М.: Металлургия, 1965.

102. ГОСТ 10157-79. Аргон газообразный и жидкий. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2002.

103. Belonoshko, А. В.; Rosengren, A.; Dong, Q.; Hultquist, G.; Leygraf, С. "First-principles study of hydrogen diffusion in а-АЬОз and liquid alumina", Physical Review B, 2004, Vol. 69, № 2, pp. 024302-6

104. A. H. Стрелецкий, И. В. Колбанев, А. Б. Борунова, П. Ю. Бутягин, "Механохимическая активация алюминия. Кинетика взаимодействия алюминия с водой", Коллоидный журнал, 2005, т.67, №5, стр. 694-701

105. Попов С.М., "Оптические потери световодов с покрытием из меди или алюминия при высоких температурах Нелинейный мир, 2010, выпуск 2, том 8у стр. 87-88

106. Р. Хоникомб "Пластическая деформация металлов", М.: Мир, 1972 408 с.

107. Смирягин А.П. "Промышленные цветные металлы и сплавы", Издательство: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1956 г, 561 с.

108. Б. С. Лунин, С. Н. Торбиц "О температурной зависимости модуля Юнга чистых кварцевых стекол, Вестник Московского Университета, Сер. 2. Химия. 2000. Т. 41. № 3, стр 172-173

109. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. М.: Наука, 1971, 807 с.

110. А. А. Маковецкий "Об изгибе кварцевого волокна с неконцентричным защитным покрытием", Оптический Журнал, 2010, Том 76, №5, стр. 61-65.

111. Тимошенко С.П. Сопротивление материалов. Том 1. Элементарная теория и задачи. (2-е изд.) М.: Наука, 1965

112. Интернет-сайт фирмы Heraeus Quartz-Glass: http://www.heraeus-quarzglas.com/media/webmedia local/downloads/broschren tf/2008 10 Factsheet S ubstrateTubes EN.pdf

113. Фабелинский И.Л. "Молекулярное рассеяние света", М: Наука, 1965 год

114. В.В. Волошин, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Б. Ленардич, А.О. Колосовский, С.М. Попов, Ю.К. Чаморовский "Высокотемпературное металлизированное оптическое волокно", Москва: Труды РНТОРЭС им. A.C. Попова, 2010, стр. 152-154

115. С.М. Попов, И.Л. Воробьев, Г.А. Иванов, В.А. Исаев, Ю.К. Чаморовский " высокотемпературные оптические волокна с покрытием из металла". Минск: Материалы 8 Международной научно-технической конференции Квантовая Электроника, 2010, стр. 122-124

116. Богданова О. Ю., Ероньян М. А., Кондратьев Ю. Н. Влияние водородсодержащих примесей в исходных материалах на оптическое поглощение кварцевых световодов Физика и химия стекла, 1989, т. 15, № 6, с. 895.

117. В.В. Григорьянц, Ю.К. Чаморовский "Диагностика волоконных световодов и оптических кабелей методом обратного рассеяния" Итоги науки и техники, сер. Радиотехника, т.29, 1982, г., стр. 47-79.

118. Матвеев А.Н. "Оптика". М.: Высшая школа, 1985. - 351 с.

119. Окоси Т., Окамото К., Оцу М., Нисихара X., Кюма К., Хататэ К. Волоконно-оптические датчики. Пер. с япон.- Л: Энергоатомиздат, 1990, 256 стр.

120. В.Б. Гармаш, Ф.А. Егоров, Л.Н. Коломиец и др. Фотон-Экспресс "Возможности, задачи и перспективы волоконно-оптических измерительных систем в современном приборостроении", 2005, вып. 6, стр. 128-140.