Волоконные световоды с малыми потерями, сформированные плазмохимическимосаждением кварцевого стекла в СВЧ-разрядах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ при ИНСТИТУТЕ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

РГ б од

1 5 ДЕК 1938

УДК 621.396.22.029.7

На правах рукописи

БЮ: 666. 189.211

ГОЛАНТ КОНСТАНТИН МИХАЙЛОВИЧ

ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ С МАЛЫМИ ПОТЕРЯМИ, СФОРМИРОВАННЫЕ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИМ ОСАЖДЕНИЕМ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА В СВЧ-РАЗРЯДАХ.

(01.04.10 - Физика полупроводников и диэлектриков)

на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

ДИССЕРТАЦИЯ

в форме научного доклада

Москва, 1996 г.

Работа выполнена в Научном центре волоконной оптики при Институте общей физики РАН

Официальные оппоненты: БЕЛАНОВ Анатолий Семенович

профессор, доктор физ. -мат. наук КОССЫЙ Игорь Антонович доктор физ. -мат наук ЧУРБАНОВ Михаил Федорович член-корреспондент РАН, доктор хим. наук Ведущая организация: Институт радиотехники и электроники РАН

Защита состоится " У "1996 г. в /Г .часов на заседании Диссертационного совета Д.003.49.03 Института общей физики Российской Академии Наук по адресу: Москва В-333, ул. Вавилова, 38

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИОФ РАН Доклад разослан _1996 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

профессор, доктор физ.-мат. наук "

ИРИСОВА Н.А.

СОДЕРЖАНИЕ.

1. ВВЕДЕНИЕ. 3

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. 5

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗА ЗАГОТОВОК ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ НА ОСНОВЕ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА В ПЛАЗМЕ СВЧ-РАЗРЯДОВ. II

3.1 Технология синтеза заготовок световодов внешним осаждением фтор-силикатного стекла с использованием стационарного СВЧ-разряда при атмосферном давлении. 12

3.2 Технология синтеза заготовок световодов внутренним осаждением стекла с использованием эффекта возбуждения поверхностных волн

в пространственно-ограниченной плазме. 16

4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА ЛЕГИРОВАННОГО ФТОРОМ В ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЯХ СИНТЕЗА ЗАГОТОВОК ДЛЯ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ. 21

4.1. Осаждение фторсиликатного стекла в технологии РОО. 23

4.2. Особенности синтеза фторсиликатного стекла в технологии БРСУО. 28

5. НОВЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ БРСУБ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ. 32

5.1. Применение БРСЛТ) для получения активных волоконных световодов. 33

5.2. Новый тип волоконных световодов на основе кварцевого стекла, легированного азотом 39

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 49

7. СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 53

1. ВВЕДЕНИЕ.

Световоды, изготовленные на основе кварцевого стекла, широко используются в волоконной оптике ультрафиолетового (УФ), видимого и ближнего инфракрасного (ИК) спектральных диапазонов. В настоящее время на основе таких световодов построены и строятся системы волоконно-оптической связи. Стеклянные волоконные световоды дали новый импульс развитию квантовой электроники, предоставив возможность создания высокоэффективных волоконных лазеров и оптических усилителей. Световоды из кварцевого стекла являются удобным средством доставки лазерного излучения в медицинских и технологических установках. Благодаря вышеперечисленным и другим обстоятельствам фундаментальные процессы, лежащие в основе технологий изготовления волоконных световодов из кварцевого стекла, на протяжении последних 25 лет составляют предмет интенсивных научных исследований.

Основу конструкции стеклянных волоконных световодов составляет световедущая структура, сформированная за счет создания радиального распределения показателя преломления кварцевого стекла в волокне. В таких структурах свет оказывается локализованным и распространяется по центральной части (сердцевине) световода в стекле с повышенным показателем преломления. Этим значительно ослабляется влияние окружающей среды на параметры распространения и затухания световода (исключением является лишь влияние проникающей радиации). Ясно, что именно процесс формирования структуры показателя преломления стекла в основном определяет оптические характеристики и волноводные параметры и поэтому яв-

ляется наиболее принципиальным этапом в технологии производства волоконных световодов.

В результате интенсивных поисков были найдены и оптимизированы технологические процессы, которые позволяют синтезировать волоконно-оптические структуры различного назначения. Их общую основу составляет парофазный синтез, который позволяет получать кварцевые стекла с минимальным содержанием посторонних примесей и тем самым обеспечить минимальные потери в волоконном световоде. Формирование полноводной структуры происходит посредством осаждения окисла на опорной поверхности в результате пиролитического окисления либо пламенного гидролиза в кислородно-водородной горелке высокочистого тетрахлорида кремния. Профиль показателя преломления задается введением в стекло на соответствующих стадиях синтеза легирующих добавок, таких как Ge, В, Р, F, в количестве от нескольких единиц до нескольких десятков атомных процентов.

Парофазное преобразование тетрахлорида кремния в диоксид легло в . основу самых распространенных в настоящее время волоконно-оптических технологий, какими являются методы OVD (Outside Vapour Deposition), VAD (Vapour Axial Deposition) и MCVD (Modified Chemical Vapour Deposition) [1].

Наряду с вышеупомянутыми технологиями значительный интерес и большое практическое значение для волоконно-оптических технологий представляет плазмохимическое осаждение стекла. Использование безэлектродных высокочастотных (ВЧ) и сверхвысокочастотных (СВЧ) разрядов в

качестве источников энергии позволяет синтезировать структуры световодов на основе газофазных реакций в "чистой", не загрязненной посторонними примесями плазме. Особенности плазмохимии позволяют организовать более высокопроизводительные по сравнению с неплазменными технологические процессы, а также обеспечить более эффективное использование реагентов. Благодаря этому плазмохимический синтез кварцевого стекла в настоящее время также составляет основу для ряда волоконно-оптических производств [2].

Несмотря на известные преимущества и достаточно длительное использование в технике плазмохимических технологий волоконных световодов, физические основы многих процессов, лежащих в их основе, были поняты лишь сравнительно недавно. Такое положение во многом было обусловлено тем, что аппаратура и методы исследования явлений, составляющих суть плазмохимического синтеза кварцевого стекла в волоконно-оптических технологиях, охватывают сразу несколько разделов физического материаловедения и по существу формируют самостоятельное научное направление. Данная диссертационная работа суммирует результаты исследований в этом направлении, проведенных на протяжении последних 6 лет в лаборатории плазмохимической технологии световодов Научного центра волоконной оптики при Институте общей физики РАН.

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

К моменту начала исследований, результаты которых представлены в данной диссертации, были известны несколько разновидностей плазмохи-

мических технологий, применяемых при изготовлении оптического воло-кона. В них структуры кварцевых световодов формировались при помощи послойного осаждения германосиликатного и фторсиликатного стекол, синтезируемых в кислородной плазме (см. напр. обзор [2]). Основным направлением научных исследований, связанных с разработкой таких плазмо-химических технологий, была оптимизация процессов под выпуск стандартной волоконной продукции с основной целью обеспечить достаточно высокие параметры заготовок световодов в сравнении с конкурирующими неплазменными производствами. При таком подходе многие фундаментальные аспекты физических явлений, составляющих суть плазмохимиче-ского осаждения стекла в технологиях волоконной оптики, оставались за рамками рассмотрения, что значительно ограничивало область их эффективного применения. Как следствие, возможности плазмохимических технологий были использованы далеко не полностью.

Целью данной работы являлись постановка и проведение экспериментальных физических исследований, направленных на поиск новых применений плазмохимического осаждения кварцевого стекла Для формирования структур волоконных световодов различного назначения. Достижение указанной цели предполагало решение следующих основных проблем:

проблемы формирования высокоапертурных световодов с нелегированным кварцевым стеклом в сердцевине и фторсиликатной светоотражающей оболочкой;

проблемы получения активированных редкоземельными элементами световодов в плазмохимичсском процессе пониженного давления;

проблемы получения волоконных световодов на основе кварцевого стекла легированного азотом.

Для решения указанных проблем были поставлены следующие конкретные задачи:

1. Создать лабораторные технологии, позволяющие формировать волоконно-оптические структуры осаждением стекла в плазмах СВЧ-разрядов атмосферного и пониженного давлений.

2. Исследовать механизмы формирования кварцевого стекла с высокой концентрацией фтора в волоконно-оптических технологиях с применением плазмохимического осаждения.

3. Исследовать возможности синтеза активированных редкоземельными элементами волоконных световодов плазмохимическими методами в разрядах пониженного давления.

4. Получить и исследовать основные характеристики волоконных световодов с профилем показателя преломления, сформированном посредством легирования кварцевого стекла азотом.

При решении конкретных задач использовались следующие методы исследования:

Лабораторные технологии создавались с применением гибких системы автоматического регулирования, в которых использовались методы компьютерного управления процессами. Исследования химически активной плазмы производилось методами эмиссионной спектроскопии. Характеристики полученных активированных эрбием стекол исследовались методами

фотолюминесценции. Свойства синтезированных световодов исследовались методами волоконной оптики.

Практическая ценность настоящей работы заключается в следующем.

1. Созданные лабораторные технологии являются эффективным инструментом для проведения поисковых экспериментальных исследований в области кварцевой волоконной оптики.

2. Установленный механизм формирования фтор-силикатной светоотражающей оболочки в плазме СВЧ-разрядов позволяет оптимизировать технологические процессы плазмохимического осаждения заготовок для волоконных световодов.

3. Показанная в работе эффективность применения плазмохимиче-ских методов для получения активированных редкоземельными элементами световодов представляет практический интерес при создании волоконных лазеров и усилителей.

4. Разработанный новый тип волоконных световодов на основе кварцевого стекла легированного азотом является перспективной альтернативой стандартным световодам для линий связи, в особенности предназначенным для работы в условиях повышенного радиационного фона.

Результаты, составившие данную диссертационную работу, апробировалась на 16-ом и 17-ом международных конгрессах по стеклу (Мадрид 1992, Пекин 1995); 8-ом международном конгрессе 'Cimtec' (Флоренция, 1994); международной конференции сообщества исследователей материалов (MRS'96 Spring Meeting, Сан-Франциско) европейских (ЕСОС'94, Флоренция, ЕСОС'95, Брюссель) и американских (Biomedical Optics '93, Лос Анже-

лес, ОРС'95, Сан Диего, 1РЬЯ'95, Дана Пойнт, ОРС '96, Сан Хосе) международных конференциях по волоконной оптике; международных симпозиумах по радиационной стойкости (ОР55Ь'Е'94, Мол, Бельгия, КАВЕС8'95, Аркашон, Франция) и плазмохимии (Плес, Россия, 1995). Результаты работы докладывались также на Всероссийской конференции по высокочистым веществам (Нижний Новгород, 1993), а также на семинарах ИОФ РАН.

Диссертационная работа основана на результатах, опубликованных в 18 научных работах, перечисленных в списке литературы (выделены курсивом). Эти результаты сводятся к следующему: .

Впервые реализован плазмохимический процесс внешнего осаждения фторсиликатного стекла с использованием СВЧ-плазменной горелки. При помощи этого процесса получены образцы полностью кварцевых структур волоконных световодов с большим диаметром сердцевины и тонкой светоотражающей оболочкой. Реализованный процесс отличается способностью устойчиво работать с малогабаритными кварцевыми заготовками при вкладываемой в разряд мощности в несколько сотен ватт и расходом плаз-мо-образующего газа (кислорода) менее 8 ст. л/мин. Указанные характеристики позволили использовать этот процесс в условиях обычной физической лаборатории для экспериментального исследования механизмов, приводящих к повышенному содержанию фтора в кварцевых стеклах, синтезируемых в квазиравновесных разрядах атмосферного давления.

Создана лабораторная технология получения структур волоконных световодов различного назначения, основанная на плазмохимическом осаждении окислов в столбе тлеющего СВЧ-разряда при давлении в

несколько торр. Особенностью технологии является поддержание протяженного разряда внутри опорной трубки из кварцевого стекла за счет распространения поверхностных волн, возбуждаемых в пространственно ограниченной плазме. В рамках данного метода возбуждения плазмы организован процесс послойного осаждения окислов на внутреннюю поверхность опорной трубки в стационарных условиях разряда в системе, не содержащей движущихся частей, что значительно упростило решение проблемы диагностики процесса осаждения.

Выделены основные параметры процесса осаждения диоксида кремния в кислородной плазме при атмосферном и пониженном давлениях, которые определяют содержание фтора в синтезируемом кварцевом стекле. Показано, что для увеличения концентрации фтора параметры процесса атмосферного давления должны обеспечивать осаждение из газовой фазы с максимальным градиент температуры в приграничном с поверхностью заготовки слое. В случае процесса пониженного давления основным параметром является температура опорной поверхности, которая определяет . экспоненциальную зависимость уровня фторирования стекла в плазмохи-мическом процессе пониженного давления с энергией активации около - 0,5 эВ.

Впервые реализован синтез легированных эрбием заготовок одномо-довых волоконных световодов в плазмохимическом процессе осаждения стекла при пониженном давлении. Особенности данного процесса открывают возможность использования для легирования кварцевого стекла в па-рофазном синтезе труднолетучих хлоридов редкоземельных металлов в ка-

честве исходных материалов. Показано, что этот метод позволяет получать световоды с высокой эффективностью усиления оптического сигнала на длине волны 1,55 мкм как в области малых (до 100 ррт), так и в области больших (свыше 5000 ррт) концентраций активатора.

Впервые синтезирован новый тип волоконных световодов с профилем показателя преломления, сформированном на основе кварцевого стекла легированного азотом. В основу технологии синтеза заготовок положен разработанный нами безгидридный гагазмохимический процесс пониженного давления. Продемонстрирована экспериментально возможность снижения потерь в таких световодах до уровня 0,3 дБ/км на длине волны 1,55 мкм и 0,5 дБ/км на длине волны 1,3 мкм. Показано, что световоды этого типа проявляют на порядок большую радиационную стойкость к воздействию гамма-излучения по сравнению со стандартными германо-силикатнами световодами и являются перспективными для использования в волоконных линиях связи с повышенными требованиями к радиационной стойкости.

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗА ЗАГОТОВОК ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ НА ОСНОВЕ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА В ПЛАЗМЕ СВЧ-РАЗРЯДОВ [3-6].

Особенностями технологий синтеза заготовок для получения во-локнных световодов являются повышенные требования к производительности и чистоте плазмохимического процесса, необходимость осаждения однородных прозрачных слоев на поверхности длинных опорных стеклянных труб либо стержней, отсутствие содержащих водород примесей в смеси

технологических газов. Этим данные технологии заметно отличаются от их аналогов в микроэлектронике и по сути составляют самостоятельную область применения плазмохимии, где работает специфическая аппаратура и требуются необычные методы для проведения экспериментов.

Основными процессами, которые составляют основу плазмохимиче-ских технологий изготовлении заготовок волоконных световодов, являются окисление высокочистого тетрахлорида кремния в кислородной плазме и последующее осаждение окислов на опорной поверхности, где формируются слои прозрачного кварцевого стекла. Распределение показателя преломления задается легированием стекла различными примесями, которые поступают в технологическую установку в виде летучих соединений (как правило хлоридов) и принимают участие в процессе формирования окислов наряду с тетрахлоридом кремния.

В зависимости от назначения световода при изготовлении заготовки применяют внутреннее либо внешнее послойное осаждение стекла. Ниже представлены две оригинальные разновидности лабораторных плазмохи-• мических технологий, разработанных нами для проведения исследований в рамках задач, обозначенных в предыдущем разделе.

3.1. Технология синтеза заготовок световодов внешним осаждением фтор-силикатного стекла с использованием стационарного СВЧ-разряда при атмосферном давлении.

Внешнее осаждение кварцевого стекла с примесыо фтора используется для формирования свето-отражающией оболочки в световодах с сердцевиной из нелегированного кварцевого стекла. Роль фтора в данном случае

сводится к понижению показателя преломления кварцевого стекла в светоотражающей оболочке. Важным является то обстоятельство, что. фтор, в отличие от бора, также понижающего показатель преломления кварцевого стекла, не оказывает столь сильного воздействия на его коэффициент термического расширения (КТР). Поэтому использование фтора идеально подходит для конструирования световодов, так как в процессе вытяжки не образуется существенных напряжений на границе оболочечного слоя, обусловленных разностью КТР легированного и нелегированного стекол.

Поскольку уменьшение показателя преломления пропорционально концентрации фтора, возможность осаждения стекла с высоким содержанием фтора является принципиальной особенностью технологического процесса данного типа, так как позволяет получать световоды с большим значением числовой апертуры.

Ранее было установлено, что в несколько раз поднять уровень фторирования стекла оболочки и тем самым увеличить числовую апертуру световодов с нелегированным кварцевым стеклом в сердцевине позволяют плаз-мохимические технологии внешнего осаждения (plasma ouside deposition -POD). В этой технологии [7] используется газофазный синтез фторсиликат-ного стекла при помощи высокочастотной плазменной горелки с индуктивной связью разряда и источника энергии (ВЧИ-плазмотроны, см. рис.1 а). Применение плазмы позволяет достичь легирования фтором на уровне 45 масс.% при использовании тех же химических реагентов, что и в неплазменных методах.

В разработанной нами лабораторной версии технологии внешнего осаждения мы впервые применили СВЧ-плазменную горелку (рис. 1 б), широко применяемую в устройствах газовой хроматографии. Такая горелка обеспечивает поддержание стабильного разряда при существенно меньших по сравнению с ВЧИ мощностях и расходах газа и поэтому оказалась удоб-

Опорный кварцевый стержень

Рис. 1. Схема внешнего осаждения фтор-силикатной оболочки с применением ВЧ (а) и СВЧ (б) плазменных горелок.

ным инструментом для экспериментального исследования процессов, ответственных за фторирование кварцевого стекла в плазменной технологии внешнего осаждения.

На рис.2 представлена схема технологической установки. Осаждение фтор-силикатного слоя велось из неподвижной плазменной горелки на боковую поверхность заготовки из кварцевого стекла, продольное движение и вращение которой обеспечивалось подвижкой с компьютерным управлением. Температура горячей зоны стержня, прогреваемого плаз-

Заготовка

Подвижка

—р&Ь

Магнетрон

СВЧ —

1т1

.Плазменная горелка

•г III--

Интерфейс -—Г"

№1

о о

1ННИЯ ВВ1

фреон

4

Рис. 2. Структура технологический установки внешнего осаждения на основе СВЧ плазменной горелки.

менным факелом, контролировалась пирометром и составляла 1900-2000°С. Диаметр опорного стержня из кварцевого стекла мог варьироваться в диапазоне 16-24 мм, длина осажденного слоя стекла достигала 220 мм.

Плазменная горелка представляла собой трубку из кварцевого стекла, проходящую через СВЧ-резонатор. Резонатор был связан через согласующие и развязывающие волноводные элементы с магнетроном, который обеспечивал питание горелки СВЧ-энергией. Магнетрон работал на частоте 2,45 ГГц в режиме непрерывной генерации в диапазоне мощностей 1 - 5 кВт. Для стабилизации плазменного факела на оси горелки смесь газов поступала в горелку через завихритель.

Управление процессом осаждения осуществлялось при помощи компьютера, который обеспечивал автоматическое управление режимом послойного осаждения фторсиликатного стекла в течении 4-5 часов непрерывной работы. В результате была обеспечена возможность изготовления заготовок с эффективной емкостью волокна до нескольких километров.

Особенностью данной технологии является проведение процесса осаждения при на порядок меньших по сравнению с ВЧИ-версией POD расходах энергии и материалов. Это позволило нам провести в условиях физической лаборатории, когда площадь и энергоресурсы ограничены, экспериментальное исследование механизмов, ответственных за уровень фторирования кварцевого стекла в плазмохимическом процессе атмосферного давления [5,11,19].

3.2 Технология синтеза заготовок световодов внутренним осаждением стекла с использованием эффекта возбуждения поверхностных волн в пространственно-ограниченной плазме.

С тех пор, как в 1975 году [8] было предложено использовать плазму тлеющего СВЧ разряда для окисления тетрахлорида кремния и формирования на основе этого процесса структур заготовок волоконных световодов, несколько процессов этого типа используется в качестве технологических стадий при производстве световодов для оптической связи. Одну из последних модификаций таких технологий представляет процесс SPCVD (Surface Plasma Chemical Vapour Deposition), который был впервые предложен в [9] для производства стандартных волокон на основе германосиликатного стекла. В SPCVD длинный плазменный столб стационарного тлеющего

разряда возбуждается в протяженной опорной трубке при локальном подводе к ней высокочастотной электромагнитной энергии. Осаждение окислов происходит на внутренней поверхности трубки в результате реакций в потоке химических реагентов, прокачиваемых через трубку при давлении в несколько тор. Поддержание плазмы вдали от места приложения высокочастотного поля осуществляется за счет переноса электромагнитной энергии вдоль разряда поверхностными плазменными волнами. По сути плазма, ограниченная опорной трубкой из кварцевого стекла, играет роль самоподдерживаемого СВЧ-волновода. По мере удаления от точки приложения СВЧ-поля из-за наличия затухания амплитуда поля поверхностной волны уменьшаете«. Соответственно убывает и концентрация электронов в плазме. Это приводит к тому, что плазменный волновод обрывается в некоторой точке, соответствующей критической концентрации свободных электронов в плазме [10]:

пс= 1,25-10-8-^.(1+е), см-3 , (1) где Г - частота возбуждающего поля, Гц, е - относительная диэлектрическая постоянная материала трубки . Для Г=2.45 ГГц и е=4.8 (кварцевое стекло) величина пс , согласно (1), составляет 4,31-10^ см~3. Критическая концентрация в (1) определяется из условия равенства плазменной частоты Гр , определенной из соотношения Г2р=4яе2пс/ше , и частоты возбуждающего СВЧ поля. Это условие соответствует обращению в нуль диэлектрической проницаемости бесстолкновительной плазмы и является условием отсечки низшей моды волновода на поверхностной плазменной волне.

Условием же распространения является неравенство пе>пс. Отсюда следует, что дайна плазменной колонны, определенная как расстояние от места возбуждения до обрыва разряда, зависит от того, насколько быстро наступает условие отсечки (1). Это в свою очередь определяется величиной коэффициента затухания поверхностной волны и уровнем подводимой к плазме СВЧ-мощности.

При прокачке газовой смеси, содержащей 8104+02, через плазменную колонну изначально нейтральная смесь попадает в разряд со стороны области отсечки плазменного волновода (см. рис.3). Именно в окрестности этой области происходят основные плазмохимические процессы, которые приводят к наработке в газовой фазе молекул оксида кремния. БЮ образуется в результате цепочки реакций, инициируемой окислением возбужденных электронным ударом молекул Б1С14- Более прочные молекулы БЮ диффундируют к стенке опорной трубки, адсорбируются на ней и доокис-ляются гетерогенно до БЮ2 , формируя таким образом зону осаждения кварцевого стекла. Изменяя положение области отсечки плазменного волновода, оказывается возможным перемещать зону осаждения вдоль трубки. Это обстоятельство составляет принципиальную особенность метода БРСУО, так как обеспечивает возможность послойного осаждения стекла периодическим изменением СВЧ-мощности, подводимой к плазме от внешнего источника.

В отличие от неплазменного МС\Т> процесса, в котором диоксид кремния нарабатывается в газовой фазе в результате пиролититического окисления БЮЦ с последующим термофоретическим транспортом, осажде-

нием и проплавлением сажеобразного БЮ2 на опорной поверхности, молекулярное осаждение 510, присущее ЗРСУГ), обладает иными особенностями, важными для формирования структуры и состава стекла. Наличие в плазме 'горячих' электронов обеспечивает генерацию в газовой фазе химически активных радикалов. Тем самым создаются условия для протекания химических реакций в достаточно инертных при нормальных условиях газовых смесях. Кроме того оказывается возможным проведение процесса в широком интервале сравнительно низких температурах опорной поверхности. Изменяя температуру последней, можно воздействовать на адсорб-ционно-десорбционное равновесие, - процесс, которым контролируется состав осаждаемого стекла в БРСУТ).

Ключевой проблемой в методе БРСУБ является организация управления циклическим продольным перемещением зоны осаждения, которое обеспечивало бы возможность послойного синтеза стеклянной структуры на внутренней поверхности опорной трубки. Для решения этой проблемы мы применили простую систему стабилизации положения плазменной колонны при помощи обратной связи. В основе этой системы лежит оптоэлек-тронная схема, регистрирующая относительное положения плазменной колонны по излучению разряда в ультрафиолетовой спектральной области, где основной вклад дает эмиссия атомов 81 и молекул БЮ в разряде. Поскольку атомы кремния нарабатываются в результате диссоциации молекул 31С14 , а исчезают из газовой фазы адсорбируясь стенками трубки в виде молекул БЮ, указанное излучение испускается сравнительно узкой облас-

тью разряда, расположенной в голове плазменной колонны (эта область соответствует зоне осаждения стекла).

Положение разряда относительно опорной трубки регистрируется при помощи оптической системы, проецирующей изображение плазменного столба на плоскость, параллельную оси трубки и расположенную на некотором расстоянии от нее (см. рис. 3). Оптическое излучение плазмы через специально прорезанную в корпусе электропечи щель собирается объективом и проецируется на кремниевый фотодиод. С помощью оптического фильтра отсечено тепловое излучение нагретой печи, так что доминирующим на площадке фотодиода оказывается излучение в спектральном диапазоне 400-450 нм, куда попадает одна из сильных эмиссионных полос молекулы БЮ. Сигнал пропорциональный освещенности фотодиода

Рис. 3. Структура технологической схемы осаждения по методу БРСт.

управляет компаратором, который в зависимости от уровня освещенности

освещенности реверсирует направление счета двоичного счетчика, тактируемого с постоянной частотой от внутреннего тактового генератора. Параллельный выходной код счетчика с помощью цифро-аналогового преобразователя преобразуется в напряжение, которое поступает на вход системы регулирования СВЧ мощностью, тем самым замыкая петлю следящей обратной связи. В стационарном состоянии система совершает колебания относительно положения равновесия, которое соответствует заданному уровню освещенности фотодиода. Таким образом зона осаждения оказывается "привязанной" к месту положения фотодиода. Периодическим перемещением фотодиода вдоль отрезка прямой, параллельной оси опорной трубки, при включенной петле обратной связи, можно реализовать режим сканирования зоны осаждения, необходимый для равномерного послойного синтеза стекла и формирования заготовки световода. По окончании процесса осаждения трубчатая структура схлопывается в стержень внешним нагревом газовой горелкой.

4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА ЛЕГИРОВАННОГО ФТОРОМ В ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЯХ СИНТЕЗА ЗАГОТОВОК ДЛЯ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ [11-14].

В отличие от большинства легирующих добавок, применяемых в технологиях волоконных световодов из кварцевого стекла для варьирования показателя преломления, фтор образует устойчивое летучее соединение с кремнием - 81Р4. По этой причине в условиях термодинамического равновесия, характерного для химических реакций в технологиях типа МСУО,

уровень фторирования синтезируемого кварцевого стекла определяется равновесием между газообразным тетрафторидом и твердым фторированным диоксидом кремния. Аналогичный механизм действует и при насыщении фтором кварцевого стекла в технологиях типа ОУО и УАБ, использующих в своей основе пористые заготовки. Основным отличительным признаком этого механизма является зависимость концентрации растворенного в кварцевом стекле фтора от парциального давления З^Рд в степени 1/4, неоднократно подтвержденная в различных экспериментах. .Ясно, что при фиксированных значениях температуры и парциального давления Э1р4 существует предельный уровень фторирования, соответствующий равновесию в системе ЗЮ2'17 (тв.) - (газ.), который не может быть превзойден без нарушения условий термодинамического равновесия. При температурах, типичных для процессов сплавления пористых преформ в технологии УАО ( ~1500 °С) и процессов осаждения в МСУТЭ ( ~1800 °С) этот равновесный уровень легирования составляет примерно 1,5-2 масс.% при давлении р4 близком к атмосферному. Такое содержание фтора понижает показатель преломления кварцевого стекла на величину Дп -0,01, что приводит к значению числовой апертуры световода НА =(п2] - п22 ) 05 я (2п ■Ап)0'5 , не превышающему 0,17. Увеличить содержание фтора в принципе можно было бы увеличивая давление Б^Рф Однако слабая степенная зависимость от давления требует его многократного увеличения для заметного повышения концентрации фтора в стекле.

В несколько раз поднять уровень фторирования кварцевого стекла и тем самым увеличить числовую апертуру световодов с нелегированным стеклом в сердцевине позволяют плазмохимические технологии изготовления стеклянных заготовок. Однако до начала данной работы не был ясен механизм, приводящий к образованию повышенных концентраций фтора, достигаемых в технологиях газофазного синтеза кварцевого стекла, использующих плазменную горелку. Также лишь в немногих публикациях затрагивались ¡вопросы формирования фторсиликатного стекла в плазме пониженного давления [15]. Ниже представлены результаты проведенных нами исследований, позволившие выяснить основные физические механизмы, регулирующие внедрение фтора в кварцевое стекло в двух технологиях рассматриваемого типа.

4.1 Осаждение фторсиликатного стекла в технологии POD.

Использование высокочастотной плазменной горелки для внешнего послойного осаждения кварцевого стекла, лежащее в основе известных методов ALPD [16] и POD [7], позволяет достичь легирования фтором на уровне 4-5 масс.% при использовании тех же, что и в MCVD, химических реагентов. Рассмотрим, какие процессы могут приводить к образованию высокофторированного кварцевого стекла при осаждении из плазменной горелки.

4.1.1 Температурный режим в плазменной СВЧ-горелке и на поверхности заготовки.

Как хорошо известно, понятие "температура" в применении к плазме требует уточнения. Простая однотемпературная модель, в которой

свободные электроны, отбирающие в плазму основную часть энергии от

возбуждающего электрического поля, находятся в состоянии термодинамического равновесия с другими компонентами газа, обычно справедлива для разрядов при атмосферном давлении в электроотрицательных газах. Именно этот тип разряда характерен для газовых смесей применяемых в технологии POD. И действительно, измерения электронной и газокинетической температур, проведенные при помощи специальных методов эмиссионной оптической спектроскопии, показали . их равенство в пределах методической погрешности, которая в наших измерениях не превышала 10% [17]. Это означает, что так же, как и для MCVD-процесса, здесь справедливо условие Локального термодинамического равновесия, что позволяет корректно провести термодинамический расчет химического состава плазменного факела.

На рис. 4 показаны результаты измерений радиального температурного профиля в кислороде на срезе СВЧ-плазменной горелки, используемой в наших технологических экспериментах. Видно, что так же, как и в

Рис: 4. Радиальное распределение температуры в кислородном плазменном факеле, измеренное оптическими методами на срезе СВЧ-горелки.

индуктивной ВЧ-плазменной горелке, при аксиальном впрыскивании значительная доля реагентов проходит через высокотемпературную приосевую зону, в которой температура превышает 3000 °С. При таких температурах, как показывает расчет равновесного состава, выполненный методом минимизации изобарно-изотермического потенциала, фтор находится преимущественно в атомарном виде, и по всей вероятности является тем активным агентом, наличие которого определяет повышенный уровень фто-

Распределение химических компонентов по радиусу плазменного факела иллюстрирует рис.5, на котором приведены результаты термодинамического расчета состава плазмы для измеренного на срезе горелки температурного профиля. Заштрихованная зона на рис. 4 соответствует области возможного существования частиц БЮ2- Видно, что на срезе горелки лишь долю газового потока в периферийной части плазменного факела можно рассматривать на основе равновесия в системе 51р4(газ.) -ЗЮ2:Р(тв.). Основная же часть компонентов центральной части факела появляется на срезе горелки в виде молекул ¡мО и атомов Р и О.

рирования в синтезируемом стекле.

Радиус, мм

Рис. 5. Состав химически активной плазмы, рассчитанный на основе измеренного радиального распределения температуры в СВЧ-горелке.

Горячая струя химически активного газа, попадая на заготовку, формирует на ее поверхности зону осаждения, в которой имеет место интенсивная тепло- и массопередача между газом плазменного факела и стержнем из кварцевого стекла. Характерный размер зоны осаждения составлял в наших экспериментах около 8 мм. При перемещении стержня зона осаждения движется вдоль его поверхности по винтовой траектории. При этом наблюдаемая в ней температура кварцевого стекла при прочих равных условиях зависит от скорости указанного движения в силу инерционности процесса прогрева стержня. В случае небходимости коррекция температуры поверхности может быть произведена либо за счет изменения энерговклада в плазму либо за счет изменения расстояния до среза горелки. Как показали исследования, температурный режим в зоне осаждения существенно влияет на уровень фторирования синтезируемого кварцевого стекла. 4.1.2. Механизм формирования высокофторированиого Si О2 в методе POD.

Представленные в предыдущем разделе опытные данные сведетель-ствуют о том, что высокое содержание фтора в кварцевом стекле, получаемом в методе POD, может быть объяснено в рамках механизма прямого осаждения стекла из газовой фазы, когда образование молекул диоксида и тетрафторида кремния происходит путем гетерогенной реакции на поверхности заготовки. При этом именно поверхность выполняет роль того резервуара, в котором осуществляется переход от условий термодинамически равновесного высокотемпературного газа к неравновесным по компонентному составу условиями при более низких температурах или, как говорят, вблизи поверхности происходит "закалка" химического состава.

Для доказательства реальности такого механизма осаждения и фторирования было достаточно показать, что большинство компонентов плазменного факела достигнут поверхности, не успев претерпеть заметных химических превращений в пограничном слое, возникающем при обтекании заготовки потоком плазмы. В этом пограничном слое велики градиенты температуры и скорости газа, однако абсолютный перепад температуры сравнительно невелик и составляет ~1 ООО °С (температура набегающего потока ~3000 °С , а температура заготовки в зоне осаждения ~ 2000 °С). Поэтому все коэффициенты переноса (теплопроводности, диффузии, вязкости) поперек пограничного слоя меняются не более, чем вдвое. В этих условиях оценки толщины пограничного слоя при атмосферном давлении и скоростях набегающего потока 10 м/с дают величину, не превышающую 0,5 мм.

В общем случае массоперенос в реагирующей газовой смеси определяется диффузией, конвекцией и объемными химическими превращениями компонентов. Наибольший с точки зрения осаждения и фторирования стекла интерес представляют такие компоненты как 5Ю, О и Р. Для каждого из них, как показано в [12], характерное время диффузии через приграничный к поверхности заготовки слой газа по крайней мере на порядок меньше характерного времени всей совокупности химических реакций рождения и гибели компонента. Такому благоприятному соотношению времен способствует общий высокий уровень температур, при котором скорости основных реакций гибели, каковыми являются реакции при тройных столкновениях, малы. Бинарные же реакции с участием этих ком-

понентов, хотя и характеризуются для некоторых из них высокими значениями констант скоростей, протекают медленно поскольку в этих реакциях участвует, как правило, компонент с весьма низким содержанием в смеси.

Проведенные исследования свидетельствуют о том, что высокая эффективность фторирования в процессах синтеза заготовок волоконных световодов методами внешнего плазменного осаждения является результатом прямого неравновесного внедрения атомарного фтора в осаждаемое стекло. Такой механизм может быть следствием закалки высокотемпературного состава плазмы в области, прилегающей к поверхности заготовки. Эта закалка может также обеспечивать условия для гетерогенных реакций, приводящих к непосредственному формированию прозрачного слоя стекла.

4.2. Особенности синтеза фторсиликатного стекла в технологии ЭРСУБ.

Как по применению было установлено еще в первых экспериментах технологии БРСУХ) [9], преобразование тетрахлорида кремния в монооксид и адсорбция последнего стенками опорной трубки полностью завершается на участке плазменного столба длиной около 5 см. Данное обстоятельство следовало из измерения распределения интенсивности (см. рис. 6) эмиссионной полосы БЮ на длине волны 425 нм вдоль плазменной колонны. Это распределение с точностью до вариации концентрации электронов и их температуры можно связать с распределением объемной концентрации 8Ю. Локальность распределения БЮ в газовой фазе по существу и позволяет говорить об участке опорной трубки в окрестности головы плазменной ко-

лонны, как о зоне осаждения кварцевого стекла. Отсутствие в эмиссионном спектре плазмы признаков промежуточных радикалов 5ЮП , где п<4, свидетельствует о достаточ-

Опорная кварцевая трубка при температуре~1200'С

волоконный светоюд

Рис.6. Схема эмиссионной оптической диагностики технологического разряда в методе БРСУБ.

но высокой скорости плазмохимического окисления Таким образом

эффективная длина зоны осаждения определяется диффузионным размытием адсорбируемых стенками молекул 810.

Продольное распределение интенсивности эмиссии газообразных

компонентов, связанных с кремнием, резко меняется при добавлении в состав смеси реагента, содержащего фтор. Эти изменения иллюстрирует рис.7, где представлены кривые распределения интенсивности эмиссионной линии 288 нм атомов Бь Отметим, что характер представленных на рис. 7 зависимостей

газовый поток

300

X, mm

Рис. 7 Влияние фтор-содержащего компонента (кривая 2) на продольное распределение кремния (эмиссионная линия 288 нм) в плазменном столбе.

сохраняется и при использовании фреона-113 вместо Видно, что добавление фторагента при-

1-2 п

0.8

и

га

¡0.4

ш и

а

0.0

1220 °С

1140°С

1060°с

о

100

200

газовый поток

X, тт

300

Рис. 8 Продольное распределение интенсивности линии БЮ (425 нм) при различных температурах опорной трубки.

водит к появлению крем-ний-содержащих компонентов плазмы в глубине столба далеко за пределами зоны осаждения. Поскольку оксид кремния надежно адсорбируется стенками опорной трубки, транспорт кремния в газовой фазе неизбежно связан с наличием

молекул и/или радикалов Я1РП (и<4). Поступая в зону реакции в качестве компонента технологической смеси, либо образуясь при взаимодействии фреона с 51С14, эти фториды наряду с молекулами БЮ и при участии кислорода формируют стационарный состав кремний-содержащих молекул и радикалов, распределенных по длине плазменного столба.

Рис.8 иллюстрирует чувствительность распределения интенсивности эмиссионной линии 425 нм молекулы ЗЮ к температуре стенок трубки. Видно, что с ростом температуры интенсивность также растет, указывая на рост концентрации БЮ в объеме плазменной колонны. В то же время изменение температуры стенок заметно не влияет на характер распределения интенсивности этой линии по длине плазменной колонны. Это является косвенным подтверждением того, что вся масса БЮ, которая образуется в

«1 ■

О

16

<1 I 13

1.0

1300

1000 1100 1200 Температура, °С

Рис.9. Зависимость уровня фторирования, выраженного в изменении показателя преломления кварцевого стекла, от температуры опорной трубки в процессе БРСУй .

сов адсорбции радикалов Б1РП при формировании фторированного слоя стекла в процессах пониженного давления подтверждают зависимости уровня фторирования кварцевого стекла от температуры стенок трубки и расхода тетрафто-рида кремния (рис. '9, рис.10). Анализ данных рис.9 показывает, что содержание фтора в синтези-румых слоях может быть выражено экспоненциальной зависимостью

объеме в результате плазмохимиче-ского окислении БЮЦ, адсорбируется стенками в окрестности зоны осаждения. Появление же признаков БЮ внутри плазменного столба связано с окислением фторидов кремния, объемная концентрация которых регулируется плазмохими-ческой кинетикой и адсорбцией радикалов Э1РП.

Определяющую роль процес-

251

со 20-

о

15

<1 1 10-

5

0

О

4 8 12 16 Расход ЗИ^, см5/мин

Рис.10. Уровень фторирования как функция расхода тетрафторида кремния в технологической смеси газов БРСУЬ процесса. Сплошная кривая соответствует равновесию в системе 81Р4(газ.) - БЮг^ (тв-)-

от температуры стенок трубки с энергией активации около -0,5 Эв. Зависи-

мость уровня фторирования от расхода й^д свидетельствует о значительном отклонении от степенного закона с показателем 0,25, который соответствует термодинамическому равновесию в системе 5]'р4(газ.) - ЗЮ2:Р (тв.).

5. НОВЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ 8РСУО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ.

Как уже упоминалось в разделе 3.2, возможности получения заготовок по технологии БРСУО были впервые продемонстрированы на примере синтеза германосиликатного стекла в сердцевине. Необходимо отметить, что к моменту появления ЗРСУГ) (1986 год [9]), основные проблемы получения таких волоконных световодов были успешно решены в рамках других технологий осаждения стекла. В связи с этим преимущества данной технологии применительно к синтезу стандартных заготовок не были достаточно очевидными. По-видимому с этим обстоятельством может быть связан тот факт, что в последующих немногочисленных публикациях на эту тему рассматривались в основном вопросы, связанные с возможностью оптимизации технологии БРСУО для синтеза германосиликатных структур и демонстрации ее преимуществ при изготовлении крупногабаритных заготовок. При этом совершенно не рассматривались потенциальные преимущества данного плазмохимического метода для синтеза других составов кварцевого стекла и возможности их применения в волоконной оптике.

В данной главе мы рассмотрим результаты двух новых, предложенных нами, применений процесса осаждения кварцевого стекла методом ЭРСУО для получения волоконных световодов с малыми потерями.

5.1. Применение БРСУВ для получения активных волоконных световодов [20-22].

В настоящее время легированные редкоземельными элементами (РЗЭ) волоконные световоды широко используются во многих приложениях. После того, как стандартные волоконно-оптические технологии типа МСУО и ОУТ) были приспособлены для получения легированного РЗЭ кварцевого стекла, такие волокна стали применяться для создания лазеров и оптических усилителей. Особое место в этих приложениях занимают световоды, легированные эрбием, которые используются в качестве компонента усилителей в волоконных линиях связи.

В то же время потенциальные возможности активированных световодов ограничены существующими технологиями легирования стекла РЗЭ. Основным недостатком технологий типа МСУО является присутствие в процессе осаждения стадии образования пористого слоя стекла. Наличие такой стадии затрудняет получение резких профилей легирования. Кроме того, возникает проблема однородности легирования, особенно существенная для световодов с высокой концентрацией РЗЭ. .

Преимуществом плазмохимических технологий типа 8РСУП является возможность осаждения стекла непосредственно из газовой фазы, минуя стадии образования частиц и их термофоретического транспорта на стенки опорной трубки. В данной работе нами впервые применен БРСУО процесс для оценки потенциальных возможностей плазмохимического осаждения для получения световодов на основе легированного Ег кварцевого стекла.

5.1.1. Световоды на основе легированного Ег кварцевого стекла в сердцевине и фторсиликатной свето-отражающей оболочки.

Метод БРСУТ) был приспособлен нами для получения легированных Ег заготовок следующим образом (рис. 11). Наряду с обычными реагентами в реактор поступали пары безводного трихлорида эрбия, испаряемого через капилляр из замкнутого контейнера из кварцевого стекла с порошком ЕгС1з- Контейнер размещался внутри опорной трубки, как это показано на

Рис. 11. Технология получения заготовок активированных РЗЭ световодов в ЯРСУО процессе.

рис. 11. Процесс испарения ЕгС1з инициировался перемещением контейнера в нагретую зону при помощи остеклованного магнитного толкателя. При повышении температуры (до ~900 °С) возрастало давление пара ЕгС1з внутри контейнера и пар поступал в зону плазмохимических превращений, обеспечивая легирование осаждаемого стекла Ег. Поскольку температура стенок опорной трубки в области осаждения была достаточно высокой, не происходило конденсации ЕгС1з во время газофазного транспорта в зону реакции. Расход активатора задавался разностью давления насыщающего

пара ЕгС1з внутри контейнера и давления внутри опорной трубки, а также сопротивлением капилляра, соединяющего эти два объема. Изменение уровня легирования осуществлялось изменением температуры контейнера с ЕгС1з. Для быстрого прекращения подачи ЕгС1з контейнер выдвигался из нагретой зоны, его температура уменьшалась, соответственно, уменьшалось давление насыщающего пара и прекращалась его поступление в зону реакции.

Для оценки возможностей данной технологии были синтезированы и исследованы одномодовые световоды с легированной эрбием сердцевиной. Структура одномодового световода формировалась на основе фторсили-катного стекла следующим образом. Однородный слой кварцевого стекла, содержащего около 4 масс.% Р, синтезировался на внутренней поверхности опорной трубки. На последней стадии синтеза включалась подача паров

ЕгС1з, так что несколько десятков слоев фторсиликатного стекла синтезировались в плазме в присутствии хлорида эрбия. При последующем схлопывании трубчатой заготовки происходило улетучивание части фтора из внутренней приповерхностной области, что приводило к формированию профиля показателя преломления. Типичный профиль получаемой таким образом заготовки показан на рис.12. По данным измере-

1Ы1}ЕХ РЙОНИ-Е

; / 4 ■ ___' Л АИТИв (тт)

Рис. 12. Профиль показателя преломления активированного эрбием одномодового световода, сформированный на основе фторсиликатного стекла.

ния профиля вычислялся коэффициент перегяжки, необходимый для получения требуемой длины волны отсечки световода. При необходимости внешний диаметр заготовки увеличивался с помощью процедуры нахлопывания снаружи дополнительной кварцевой трубы.

Типичный спектр поглощения активированного волокна, полученного по ЗРСУТ) технологии, представлен на рис.13. Сравнительно малый уровень потерь в диапазоне 1,1 - 1,2 мкм вдали от полос поглощения ионов ЕгЗ+ свидетельствует о достаточно высокой чистоте синтезированного стекла. По величине пика поглощения на 1,55 мкм концентрация эрбия может быть оценена на уровне 100 ррщ. Экспериментальная оценка коэффициента усиления в режиме малого сигнала, полученная при накачке отрезка волокна длиной 20 м в пике поглощения на длине волны 0,98 мкм дала значение 40 дБ на 1,537 мкм при мощности накачки 40 мВт. Полученные данные свидетельствуют о принципиальной применимости плазмохимического осаждения при пониженном давлении для получения высококачественных активированных световодов. 5.1.2. Легированные эрбием высококонцентрированные световоды на основе алюмосиликатного стекла, изготовленные при помощи технологии БРСУВ.

¿Аша вйпы, Мм

Рис. 13. Спектр поглощения легированного Ег световода, сформированного на основе фторсиликатного стекла методом БРСУБ.

Уменьшение длины активной части волоконных лазеров и усилителей имеет важное значение для достижения целого ряда характеристик этого класса оптоэлектронных приборов. Эффективное использование энергии накачки в коротких активных волноводах важно и при переходе к устройствам интегральной оптики. По этим причинам продолжается поиск путей создания оптических усилителей с малой длиной на основе кварцевых световодов с высокими концентрациями активаторов [23]. Следует отметить, что физические механизмы, ограничивающие квантовую эффективность люминесценции ЕгЗ+ при концентрациях свыше 1000 ррт в стеклах на основе ЙЮ2 хорошо изучены и поняты [24].

В данном разделе нами представлены результаты первого применения

плазмохимической технологии пониженного давления для синтеза высококонцентрированных легированных эрбием заготовок световодов с алюм о силикатным стеклом в сердцевине.

Свойственный плаз-мохимичесхим процессам пониженного давления гетерогенный характер образования диоксида кремния при сравнительно низкой

5700 рр1

Мощность накачки: 50 мВт 100 мВт мощность входного сигнала: -(О с*Вт

55 Гйо Г55 2З0 2З0 зЗо длина активного световода, см

Рис. 14. Эффективность усиления высококонцентрированного БРСУО-световода на основе алюмосиликатного стекла в сердцевине и фторсиликатного - в оболочке.

температуре опорной поверхности (около 1200 °С) значительно замедляет протекание диффузионных процессов. При таком низкотемпературном формировании структуры стекла затруднена диффузия Ег в твердой фазе, что снижает вероятность кластеризации свойственной более высокотемпературным технологиям. Таким образом устраняется одна из возможных причин для проявления концентрационных эффектов тушения люминесценции, что должно приводить к повышению эффективности использования мощности накачки.

С целью проверки высказанного предположения и оценки эффективности применения плазмохимической технологии пониженного давления для синтеза высококонцентрированных активных световодов, были изготовлены и исследованы одномодовые волокна с легированной Ег ашомоси-ликатной сердцевиной и оболочкой на основе фторсиликатного стекла. Легирование эрбием и алюминием осуществлялось испарением в зону реакции предварительно обезвоженых солей ЕгС1з и А1С1з методом, описанным в предыдущем разделе.

Посредством БРСУО были синтезированы заготовки, из которых были вытянуты световоды с отсечкой на 1,3 мкм. Концентрация эрбия определялась по величине пика поглощения на длине волны 1,532 нм, которая в исследуемых образцах составила 24 и 55 дБ/м.

Эффективность применения полученных световодов иллюстрирует рис.14, где представлены результаты измерений коффицента усиления в режиме малого сигнала, выполненных. на отрезках световодов различной длины при накачке на 0,98 мкм.

Как следует из рис.14, величина погонного усиления составляет 0,37 дБ/см при мощности накачки 50 мВт и 0,5 дБ/см при 100 мВт для образца, содержащего 5700 ррт Ег^"1". Коэффициент усиления 8,2 дБ получен на отрезке волокна длиной всего 16 см.

В результате нами продемонстрирована принципиальная возможность применения плазмохимических технологий пониженного давления для получения эффективных световодов с высокой концентрацией активатора. ■

5.2. Новый тип волоконных световодов на основе кварцевого стекла, легированного азотом [25-29].

До недавнего времени оксинитрид кремния БЮЫ, как оптический материал, применялся лишь при.изготовлении сердцевины в планарных свето-водных структурах интегральной оптики на основе кварцевого стекла. Достоинством БЮМ является способность изменять показатель преломления в широких пределах в диапазоне от 1,5 до 2,0 в зависимости от соотношения азота и кислорода в сетке стекла, что позволяет варьировать числовую апертуру световодной структуры БЮМ/БЮг в широких пределах.

Синтез планарных волноводных структур на основе оксинитрида кремния обычно производится при помощи плазменных и неплазменных С\Т>-методов (см. напр. [30]), которые обеспечивают приемлемую прозрачность стекла для его использования в световодах при передаче оптического сигнала с потерями в несколько десятых дБ на расстояния нескольких см. Однако, даже в таких, сравнительно коротких световодах, определенную материаловедческую проблему представляют потери, вызванные резонанс-

ным оптическим поглощением на обертонах О-Н, N-11, а также БьН связей в стекле в диапазоне длин волн 1,3-1,5 мкм. Эта проблема возникает из-за использованием в СУО-технологиях синтеза водород-содержащих

газов типа силана и/или аммиака в качестве исходных реагентов. Как следствие, имеет место значительное (до 20 ат. % ) присутствие водорода в синтезируемом оксинитриде кремния, для удаления которого необходима специальная процедура отжига. При этом, однако, даже длительная термообработка синтезированной структуры при сравнительно высокой температуре не приводит к полной дегидрогенизации стекла, так, что в результате связанные с присутствием водорода дополнительные потери остаются на уровне 1000 дБ/км, что совершенно неприемлемо для оптического волоконный световода в линиях связи.

Использование водород-содержащих реагентов в СУТ>-процессах обеспечивает осаждение прозрачных плёнок оксинитрида кремния при сравнительно низких температурах газа и подложки. Это обстоятельство имеет важное значение для технологий микроэлектронных и, отчасти, гибридных интегрально-оптических схем на кремнииевых подложках, где превышение температуры свыше 1000 °С оказывает катастрофическое воздействие на работоспособность полупроводниковых структур, синтезируемых в едином технологическом цикле.

Иная ситуация имеет место в случае синтеза заготовок из кварцевого стекла для волоконных световодов, когда в технологическом процессе с необходимостью присутствуют операции с характерными температурами значительно выше 1000 °С. С одной стороны, это позволяет использовать в них

высокочистые хлориды и сухой молекулярный азот в качестве исходных материалов, тем самым радикально уменьшив концентрацию связанного водорода в стекле. С другой стороны, даже такой высокий уровень температур порядка 2000 °С, свойственный наиболее распространенным волоконно-оптическим технологиям типа МСУО, еще недостаточен для начала эффективной диссоциации молекулярного азота из-за большой энергии связи в молекуле N2, что не позволяет рассчитывать на его эффективное внедрение в синтезируемые слои стекла. Кроме того, нитрид кремния 5 ¡3^4 разлагается уже при температуре 1800 °С, что делает проблематичной саму возможность внедрения азота в стекло при помощи высокотемпературных СУБ-методов.

5.2.1. Формирование профиля показателя преломления в заготовках световодов легированием кварцевого стекла азотом в безгидридном плазмохимическом процессе.

Преодолеть указанные в предыдущем разделе трудности и обеспечить возможность безгидридного синтеза оксинитрида кремния в структуре заготовки для волоконного световода предоставляет плазмохимический процесс пониженного давления типа БРСУО, в котором используется тет-рахлорид кремния в качестве исходного материала, поставляющего кремний в зону реакции. Основным преимуществом такого процесса перед неплазменными в данном случае является наличие в плазме "горячих" электронов, способных, в частности, обеспечить диссоциацию молекул N2 электронным ударом и тем самым внедрение азота в сетку стекла в атомарном виде. Помимо этого проведение процесса осаждения при сравнительно не-

высокой температуре опорной поверхности (около 1200 °С) обеспечивает надежную хемосорбцию атомарного азота растущими слоями кварцевого стекла. Благодаря отмеченным выше достоинствам именно плазмохимиче-ский БРСУО-процесс был нами впервые успешно применен для синтеза заготовок волоконных световодов со структурой показателя преломления, сформированной на основе оксинитрида кремния.

На рис. 15 показаны типичные профили показателя преломления в заготовках волоконных световодов, изготовленных при помощи БРСУГЗ-процссса. Провал в центральной области вызван улетучиванием азота из внутренних приповерхностных слоев

í

структуры заготовки в результате операции схлопывания трубчатой структуры, при которой температура стекла повышалась до 2000 'С. Отметим, что аналогичное явление характерно и для МС\ЛО- заготовок на основе германосиликатного стекла, а также наблюдается с противоположным знаком во фторсиликатных БРСУО-заготовках (см. рис. 12; улетучивание фтора приводит к росту показателя преломления кварцевого стекла). В то же время присутствие азота в периферийной части сердцевины заготовки способно увеличить показатель преломления кварцевого стекла на 0,04, что соответствует значению числовой апертуры световода ЫА = 0,35. При этом, однако, для получения высо-

Рис. 15. Профили показателя преломления в заготовках световодов, сформированных на основе кварцевого стекла легированного азотом.

0.03 -

кого эффективного значения

ЫА приходится синтезиро

й о® <3

вать достаточно толстый

слой стекла в сердцевине, что

0.01

вызывает необходимость в

дополнительных процедурах

о

нахлопывания труб из квар

щ/о2

цевого стекла для формиро

Рис. 16. Эффективность легирования вания заготовки со структу-азотом в БРСУИ процессе в зависимости

Зависимость приращения показателя преломления от отношения расходов N2 и С>2 в технологической газовой смеси показана на рис.16. Эти данные получены на основе измерения показателя преломления слоев стекла в заготовке, синтезированной в условиях одного опыта, когда фиксировались расходы БКЗЦ и N2, а изменялся расход О2, причем суммарный расход N2 + С>2 всегда превышал расход БЮЦ более, чем в два раза. Видно, что наиболее эффективное замещение кислорода азотом в БРСУП происходит при синтезе стекла в условиях дефицита кислорода.

5.2.2. Оптические характеристики волоконных световодов на основе кварцевого стекла легированного азотом.

Разработанный нами способ изготовления волоконных световодов на основе плазмохимического осаждения кварцевого стекла легированного азотом делает актуальным поиск области применения для световодов дан-

о/и соотношения расходов кислорода и

рой одномодового волокон

азота.

ного световода.

ного типа. Уже сама возможность сформировать профиль показателя преломления заготовки без дорогостоящего германия и трудного для введения фтора делает волоконные световоды данного типа весьма привлекательными. По существу появляется возможность производить волоконные световоды на основе лишь самых распространенных на Земле элементов, к которым относятся кремний, кислород и азот. Ключевым, однако, становится вопрос о величине оптических потерь в световодах на основе стекла легированного азотом и о возможности их снижения до уровня потерь в стандартных волоконных световодах для телекоммуникаций.

В данном разделе представлены результаты экспериментального исследования некоторых основных характеристик впервые синтезированных нами волоконных световодов с легированным азотом кварцевым стеклом в сердцевине. Спектры оптических потерь были получены по стандартной

'cut-back" методике. Из-

Потери, дБ/км

8

мерения проводились на

отрезках волокон длиной

до 1 км. Кроме того в от-

дельных точках спектра

непосредственно измеря

лись потери, обусловлен-

о

9бО lioo 1300 1500 ГЖ

700

Длина волны, нм

ные процессом рассеяния

Рис. 17. Спектр потерь, измеренный в много-модовом световоде, сформированном из легированного азотом кварцевого стекла.

света.

На рис.17 пред-

ставлен спектр потерь в

многомодовом световоде. В ИК области наряду с характерными пиками резонансов ОН-групи наблюдается дополнительная серия резонансных пиков, которую можно связать с присутствием в стекле №1-групп. В частности, в наиболее актуальном дам телекоммуникаций спектральном интервале 1,3- 1,5 мкм наряду с пиком на 1,38 мкм присутствует пик на 1,505 мкм, соответствующий первому обертону резонанса связи Ы-Н. Различие интен-сивносгей резонансов ОН и ЫН мы связываем с различием в концентрациях ОН и ЫН центров. Это различие свидетельствует о том, что водород преимущественно захватывается азотом при формировании сетки БЮК в процессе БРСУТ). Минимальные потери в данном образце соответствует интервалу 1,55-1,7 мкм, где уровень потерь составляет 0,5 дБ/км.

На рис. 18 представлены спектры потерь в образцах одномодовых све-

товодов, отли

.4 .5 .6 .7 .8 .9 1.0

Длина волны, мкм

двойном лога-

чающихся кон

та в сердцевине.

центрацией азо

Данные пред-

ставлены

рифмическом

в

.3

1.5

2.0

3.0

масштабе. Точ-

Рис. 18. Спектры потерь, измеренные в одномодовых волоконных световодах, отличающихся концентрацией азота в сердцевине. #1 -Ап = 0,04; #2 - Лп = 0,015.

ками показаны

результаты пря

мых измерений

потерь на рассеяние. На графике также нанесена прямая, угол наклона которой соответствует рэлеевской формуле С/яА По точкам ее пересечения с осями координат были определены значения коэффициента С.

Обратное соотношение амплитуд резонансных пиков ОН и ЫН по сравнению с рис.17 объясняется в предположении о диффузионном механизме проникновения избыточного водорода со стороны оболочки в стекло сердцевины. В этом случае возникает неоднородное радиальное распределение водорода, когда более интенсивно насыщается буферный слой БЮз (оболочка), где отсутствует азот и поэтому весь водород оказывается связанным с кислородом, увеличивая тем самым относительный вклад в поглощение резонанса ОН. В спектре потерь одномодовых волоконных световодов можно выделить участки, где доминирующим является рэлеевское рассеяние (область 0,7 - 1,1 мкм). Минимальные потери составляют 1 дБ/км на длине волны 1,6 мкм.

Как видно из рис.18, предельный уровень потерь может быть адекватно спрогнозирован по пересечешпо прямых, аппроксимирующих ход рэлеевского рассеяния и поведение длинноволнового края поглощения. Характерна, однако, сильная зависимость коэффициента

Рис.19. Зависимоость коэффициента рэлеевского рассеяния от разности показателей преломления стекол сердцевины (ЗЮ2:М) и оболочки (5Ю2)-

рэлеевского рассеяния от концентрации азота в стекле. Эту зависимость иллюстрирует рис.19. Видно, что малые величины коэффициентов рэлеевского рассеяния, характерные для германо- и фторсиликатных световодов, могут быть реализованы и на оксинитриде кремния по крайней мере в структурах с не слишком большой числовой апертурой.

Показанная нами экспериментально возможность синтеза волоконных световодов с малыми потерями на основе кварцевого стекла легированного азотом стимулировала поиск их возможных областей применения. Хотя уже само по себе устранение редкого и поэтому дорогостоящего германия из состава стекла волоконного световода в принципе удешевляет его производство, однако существует еще по крайней мере одна важная область использования волоконных световодов, где отсутствие германия в составе стекла является принципиальным и с точки зрения эксплуатационных характеристик световода. При отсутствии германия в составе кварцевого стекла, формирующего профиль показателя преломления, устраняется один из основных источников центров окраски, которые значительно ухудшают пропускание волоконных световодов в УФ области спектра, а также являются источниками наведенного поглощения в световодах, работающих в условиях радиационного фона [31]. Известно [32], что значительно большей радиационной стойкостью обладают световоды с сердцевиной из нелегированного кварцевого стекла. Однако для их создания требуется фторсили-катная свето-отражающая оболочка, с помощью которой, как было показано выше, трудно достичь высокой числовой апертуры, так как это связано с необходимостью получения высоких концентраций фтора в кварцевом

стекле. В связи с этим представляло интерес исследование радиационной стойкости волоконных световодов на основе стекла легированного азотом,

как альтернативы гер-маносиликатному.

С этой целью нами были проведены сравнительные измерения наведенного поглощения в трех световодах с различным составом кварцевого стекла.

На рис.20 представлены результаты измерения спектра наведенных потерь в трех различных световодах, получивших дозу гамма-облучения 10 кГр от источника 60£о. Все три образца облучались одновременно при температуре близкой к комнатной и при мощности дозы источника около 8 Гр/с. Видно, что величина наведенного поглощения в световоде на основе стекла легированного азотом много выше, чем в германосиликатном и сравнима с тучшими образцами световодов с сердцевиной из нелегировэнного кварце-зого стекла. Это означает, что сформированное в БРСУО процессе легиро-шнное азотом кварцевое стекло не содержит дополнительных дефектов, образующих радиационные центры окраски при гамма облучении.

Рис. 20. Спектры наведенных потерь, измеренные спустя 2 - 3 часа после у-облучения дозой 10 кГр в трех различных световодах: #1- герма-носиликатный, #2 - фторсиликатный, #3 -световод на основе стекла, легированного азотом.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Представленные результаты показывают, что формирование волоконных световодов осаждением стекла в плазмах СВЧ разрядов составляет основу нового научного направления, которое находится на стыке физики твердого тела, плазмохимии и волоконной оптики. Экспериментальную базу этого направления составляют разработанные нами способы возбуждения и управления безэлектродными технологическими СВЧ-разрядами, которые были положены в основу лабораторных технологий. Разработка технологических методов и аппаратуры для плазмохимического осаждения высокочистого кварцевого стекла в заготовках световодов позволило выяснить основные закономерности синтеза стекла с рекордно высоким содержанием фтора, показать новые возможности плазмохимии для получения активированных световодов и, наконец, впервые получить волоконный световод нового типа на основе стекла легированного азотом. Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Созданы лабораторные технологии получения заготовок волоконных световодов методами внешнего и внутреннего осаждения, основанные на плазмохимическом синтезе чистого и легированного кварцевого стекла в плазмах СВЧ-разрядов атмосферного и пониженного давлений.

2. Определены основные механизмы и параметры, регулирующие концентрацию фтора в кварцевом стекле, синтезируемом в безгидридных плазмохимических процессах:

-показано, что для увеличения концентрации фтора процесс осаждения из газовой фазы при атмосферном давлении должен обеспечивать мак-

:имальный градиент температуры в приграничном к поверхности заготовки ятое.

- установлено, что при осаждении в плазме тлеющего разряда кон-(ентрация фтора определяется сильной (с энергией активации около -0,5 эВ) 1кспоненциальной зависимостью от температуры поверхности стекла. Толучены волоконные световоды с концентрацией фтора в стекле оболочки (о 5 вес. %.

3. Впервые реализован синтез легированных эрбием заготовок одно-юдовых волоконных световодов при осаждении стекла в тлеющем СВЧ-(азряде. Установлено, что этим методом могут быть изготовлены светово-ц>1 с концентрацией эрбия свыше 5000 ррш при высокой эффективности 'силения оптического сигнала. Показано экспериментально, что на длине юлны 1,55 мкм коэффициент усиления на единицу длины в таких светово-(ах может достигать 0,5 дБ/см и более при мощности накачки 100 мВт.

4. Впервые получен новый тип волоконных световодов с низкими по-'ерями (0,3 дБ/км на длине волны 1,55 мкм) на основе кварцевого стекла гегированного азотом. Показано, что световоды этого типа проявляют на юрядок большую радиационную стойкость к воздействию гамма-[злучения по сравнению со стандартными германосиликатнами световода-ш и являются перспективными для использования в волоконных линиях вязи с повышенными требованиями к радиационной стойкости.

В заключение хочу поблагодарить директора Института общей физи-:и РАН, академика А. М. Прохорова и директора Научного центра воло-

конной оптики при ИОФ РАН, академика Е. М. Дианова за постоянную поддержку данного научного направления.

Я выражаю искреннюю признательность своим коллегам по лаборатории плазмохимической технологии световодов: В.С.Коржавину, Р.Р.Храпко, А.Л.Гомашуку, М.Н.Богдановой, С.Н.Ситкину, А.Н. Перову, С.А.Васильеву, А.С.Бирюкову, А.В.Шаханову, А.В.Коропову, за творческое участие в создании аппаратуры и проведении исследований.

Я также благодарен сотрудникам НЦВО М.М.Бубнову, В.Б.Неуструеву, А.С.Куркову, В.М.Машинсхому, а также многим другим за полезные дискуссии и консультации.

7. СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1. "Optical Fiber Communications", Vol. 1, ed. by Tingy Li, Academic Press, Orlando, 1985.

2. Th.Huntich, H.Bauch, R.Th.Kersten, V.Paquet, G.F.Weidmann, "Fiber-preform fabrication using plasma technology: a review". J.Opt.Commun, 1987, Vol. 4, No 8, p. 122-129.

3. А.С.Бирюков, К.М.Голапт, Е.М.Дианов, А.В.Коропов, А.В.Шахапов, "Применение СВЧ-разряда атмосферного давления для получения световодов с отражающей оболочкой из фтор-силикатного стекла". Письма в ЖТФ, 1991, т. 17, вып. 5, с. 80 - 84.

4. А.С.Бирюков, К.М.Голант, Е.М.Дианов, А.В.Коропов, В.С.Коржавин, А.М.Прохоров, "Способ изготовления заготовок для активированных волоконных световодов", Патент РФ № 2010775, 1991.

5. А.С.Бирюков, КМ.Голант, Е.М.Дианов, А.В.Коропов, А.В.Шахапов, "Получение фторированного кварцевого стекла плазмохимическим синтезом по методу внешнего осаждения, в сб. "Труды ИОФАН, Волоконная оптика", т. 39, М. "Наука", 1993, с. 168 -180.

6. К.М.Гопант, "Синтез заготовок волоконных световодов плазмохимическим осаждением стекла в столбе тлеющего СВЧ-разряда с изменяемой длиной", материалы 2-го международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии, Иваново, 1995, с. 440 - 442.

7. К. Rau, F. Simmat, A. Muhlich, N. Treber, "Method of producing quartz glass", US Patent No. 4,162,908, reissued Mar., 16, 1982.

8. J. Koenings, et al., в сб. "Selected Papers on Optical Fiber Technology"SP/i: vol. MS 38 (1992), c. 331

9. D.Pavy, M.Moisan, S.Saada, P.ChoIlet; P.Leprince, J.Marrec, Proc. 12th European Conf. on Optical Commun., Barcelona, 1986, p. 19-22.

10. A.Gamero, A.SoIa, J.Cotrino, V.Colomer, J.Phys.DrAppl.Phys, 1989 vol 22, p. 1482-1486

11. А.С.Бирюков, К.М.Голант, Е.М.Дианов, А.В.Коропов, А.В.Шаханов, "Синтез фторированного кварцевого стекла плазмохимическим методом тешнего осаждения", Высокочистые вещества, 1992, № 1, с. 19 - 25.

12. A.S. Biriukov, Е.М. Dianov, К.М. Golant, R.R. Khrapko, A.V. Koropov, A.N.Perov, S.A. Vasiliev, "Synthesis of fluorine-doped silica glass by means of an outside deposition technique using a microwave plasma torch", Sow Lightwave Commun., vol. 3, 1993, c. 1-12. '

13. E.M.Dianov, K.M.Golant, R.R.Khrapko, A. V.Koropov, A.S.Kurkov, "Features if an an erbium and a fluorine-doped " в сб. 'Advanced Materials in Optics, Electro-Optics and Communication Technologies", Techna Sri, 1995, c. 441-448.

14. KM.Golant, E.M.Dianov, R.R.Khrapko, A.L.Tomashuk, "New Applications of Plasmachemical Glass Deposition in Fiber Preform Technology", Proc. 17 International Congress on Glass, Beijing, 1995, vol 5, c. 145 -150.

15. Л.М.Блинов, Е.М.Дианов, В.М.Фирсов. И.И.Шилов. "Получение заготовок волоконных световодов с фторсиликатной оболочкой и кварцевой :ердцевиной в плазме высокочастотного индукционного разряда атмосферного давления",Высокочистые вещества, 1989, № 5, с. 229 - 236.

16. Л.М.Блинов, В.В.Володько, Л.И.Каганов, А.А.Ражавский, "Получение тегированноых фтором слоев кварцевого стекла в СВЧ-разряде пониженного давления", Письма в ЖТФ, том 17, 1991, вып. 19, с. 87 - 91.

17. P. Aldebert, M. Faure, V. Neuman, P.Ripoche B.Wurier , Proc. 10th European Conf. on Optical Commun. Technical Digest, 1984, Stuttgart, FRG, Sept. 3-6, l,c. 300-301.

18. С.А.Васильев, К.М.Голант, А.В.Коропов, А.Н.Перов, "Экспериментальная установка для эмиссионной спектроскопии СВЧ-разряда атмосферного давления", 1991, Препринт ИОФАН№34, 27 с.

19. А.С.Бирюков, С.А.Васильев, К.М.Голант, А.Н.Перов, "Поле температуры в технологической СВЧ-горелке", 1992, Препринт ИОФ РАН№20, 49 с.

20. E.M.Dianov, K.M.Golant, V.I.Karpov, R.R.Khrapko, A.S.Kurkov, V.N.Protopopov, S.L.Semenov, A.G.Shebuniaev, "Applications of reduced-pressure plasma CVD technology to the fabrication of ER-doped optical fibers, Optical.Materials, 1994, vol.3, c. 181 -185.

21. E.M.Dianov, KM.Golant, V.I.Karpov, R.R.Khrapko, A.S.Kurkov, V.N.Protopopov, S.L.Semenov, A.G.Shebuniaev, "Optical Properties of Erbium-Doped Fibre Based on Fluorine Co-Doped Silica Glass", Proc. ECOC'94, Firenze, Italy, vol.2, c. 959 - 962.

22. E.M.Dianov, KM.Golant, V.I.Karpov, R.R.Khrapko, A.S.Kurkov, V.N.Protopopov, "Efficient amplification in erbium-doped hihg-concentration fibers fabricated by reduced-pressure plasma CVD", OFC'95, San Diego, CA, Technical Digest, vol.8, C.174-175.

23. H. Ohizumi, M.Yoshida, H.Ito, T. Gozen, H.Tanaka, OFC/IOOC'93, Technical Digest, vol.4, c.105.

24. D.J.Ainsle, J. Lightwave Technol., 1991, vol. 9, c. 220.

25. V. A. Bogatyrjov, E. M. Dianov, К M. Golant, R. R. Khrapko, A. S. Kurkov, "Silica fibres with silicon oxynitride core fabricated by plasmachemical technology", OFC'95, San Diego CA, Technical Digest, p.p. 266 - 268.

26. E. M. Dianov, К. M. Golant, A. S. Kurkov, R. R. Khrapko, A. L. Tomashuk., "Low-hydrogen silicon oxynitride optical fibres prepared by SPCVD", J. Lightwave Technol, 1995, vol. 13, No. 7, c. 1471 -1474.

27. V. A. Bogatyrjov, E. M. Dianov, К. M. Golant, V. I. Karpov, R. R. Khrapko, A. S. Kurkov and V. N. Protopopov, "Passive selective filter for flattening the

erbium-doped fibre amplifier gain spectrum based on a feature of the silicon oxynitride fibre absorption spectrum", Electron. Lett., 1995, vol. 31, Nsl, c. 61 - 62.

28. E. M. Dianov, K. M. Golant, V. I. Karpov, R. R. Khrapko, andA.L.Tomashuk, "Nitrogen doped silica core fibres: A new type of radiation-resistant fibre", Electron. Lett., 1995, vol. 31, №17, c. 1490 -1491.

29. M.M.Bubnov, EM.Dianov, KM.Golant, R.R.Khrapko, S.L.Semjonov, A.G.Shchebunjaev, A. L. Tomashuk "Low-loss silicon oxynitride optical fibres", ECOC'95, Brussels, Belgium, paper Tu.L.2.3, c. 17-21.

30. C.H.Henry, G.E.Blonder, R.F.Kazarinov, "Glass waveguides on silicon for hybrid packaging", J. Lightwave Technol., vol. 7, pp. 1530-1539, 1989.

31. V.B.Neustruev, E.M.Dianov, V.M.Kim, V.M.Mashinsky, M.V.Romanov, A.N.Guryanov, V.F.Khopin, V.A.Tikhomirov, Fib. Integr. Optics, 1989, vol. 8, №2, c. 143 -156.

32. E.J.Friebele, K.J.Long, C.G.Askins, M.E.Ginderich, M.J.Marrone, D.L.Griscom, Proc. SP1E, 1985, vol. 541, c. 70 -88.

Подписано в печать 28 октября 1996 года. Формат 60x84/16. Заказ № 2 . Тираж 130 экз. П.л. 3,4 Отпечатано в РИИС ФИАН. Москва, В-333, Ленинский проспект, 53