Лекции по Физико-технологическим основам волоконно-оптической техники   

6. Специальные ОВ

6.1.2.3. АОВ типа” галстук - бабочка”

Структура АОВ данного типа приведена на рис. 6.3 б. Проведенный анализ распределения напряжений в сердцевине показал, что структура АОВ, оптимальная с точки зрения создания наибольшего ДЛП, должна:

- иметь два сектора из легированного кварцевого стекла, симметрично расположенных с обеих сторон сердцевины, при этом угол сектора должен составлять 90оС, а наружный радиус «напрягающего» сектора (θ) – 0,75 от наружного радиуса АОВ (рис. 6.8.в);

- внутренний радиус сектора должен быть как можно меньше, но это ограничивается требованием окружить сердцевину буферной оболочкой, которая должна исключить поглощение света оксидом бора в «напрягающей» оболочке и обеспечить малые потери.

Технология изготовления заготовок АОВ типа «галстук-бабочка» методом MCVD включает в себя следующие операции:

осаждение на внутреннюю поверхность опорной трубки слоев защитной оболочки (SiO2-P2O5-F)

осаждение слоев боросиликатного или германоборосиликатного стекла на (SiO2-B2O3-GeO2), формирующих «напрягающую» оболочку;

травление «напрягающей» оболочки при подаче в трубку фторагента (например, SF6) и азимутально-неоднородном нагреве трубки;

осаждение слоя буферной оболочки (SiO2 или SiO2- P2O5-F),

осаждение слоя германосиликатного стекла, формирующего сердцеви ну;

сжатие трубки в штабик-заготовку, при этом остатки «напрягающей» оболочки формируют «напрягающие» сектора (рис. 6.8).

Возможны два способа азимутально-неоднородного нагрева, показанных на рис. 6.8:

нагрев с помощью двух горелок, перемещающихся вдоль не вращающейся трубки;

нагрев вращающейся трубки горелкой при использовании тепловых экранов, в частности из кварцевого стекла, которые устанавливаются на этапе травления напрягающей оболочки. Первый способ предложен англичанами, а второй  в ФИРЭ РАН. По нашему мнению, второй способ более оптимальный, так как позволяет легче регулировать зону нагрева за счет угла экранов и их толщины и обеспечивает равномерность зоны нагрева по длине трубки. При азимутально-неоднородном нагреве травление оболочки происходит более энергично в области более высокой температуры и на внутренней поверхности трубки остаются лишь участки "напрягающей" оболочки, которые после "схлопывания" трубки и формируют "напрягающие" сектора в заготовке.

Рис.6.8. Схема процессов азимутально-неоднородного газового травления с использованием двухсопельной горелки (а) и тепловых экранов (б), структура АОВ типа «галстук-бабочка»: 1- горелка, 2- кварцевая трубка, 3- защитная оболочка, 4- «напрягающая» оболочка, 5- тепловые экраны, 6- сердцевина.

На рис.6.9. приведены профили ПП вдоль направлений «X» и «Y» одной из подобных заготовок. Видно, что вдоль одной оси (Х) имеется "депрессированная" "напрягающая" оболочка, а вдоль другой оси (Y) она отсутствует.

Параметры таких АОВ составляли: потери - менее 1дБ/км на длинах волн 1,3 и 1,55 мкм, величина <3мм, а величина h – параметра (параметра сохранения поляризации) – 5×10-5…5×10-6 м—1 (для сравнения величина h-параметра для АОВ с эллиптической «напрягающей» оболочкой составляет 10-4…10-5 м-1). Заметим, что параметр сохранения поляризации (h) является одним из важнейших параметров АОВ, т.к. он показывает какая часть мощности света может перекачиваться из одной поляризационной моды в другую при распространении света по ОВ, т.е.

Py / Px ≈ h×L                                                          (6.8),

где L – длина волокна. Хотя h-параметр непосредственно не связан с величиной модового ДЛП, тем не менее с ростом ДЛП величина h-уменьшается.

Рис.6.9. Профили ПП в направлениях «х» (сплошная линия) и «y» (пунктирная линия) в заготовке АОВ типа «галстук-бабочка»: 1- сердцевина, 2- буферная оболочка, 3- «напрягающая» оболочка, 4- кварцевая оболочка, 5- технологическая кварцевая оболочка



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.