RU2539348C1 - Способ получения кристаллических заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для инфракрасных волоконных световодов - Google Patents
Способ получения кристаллических заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для инфракрасных волоконных световодов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539348C1 RU2539348C1 RU2013156317/04A RU2013156317A RU2539348C1 RU 2539348 C1 RU2539348 C1 RU 2539348C1 RU 2013156317/04 A RU2013156317/04 A RU 2013156317/04A RU 2013156317 A RU2013156317 A RU 2013156317A RU 2539348 C1 RU2539348 C1 RU 2539348C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crystal
- core
- silver halide
- silver
- crystalline
- Prior art date
Links
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к улучшенному способу получения заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для волоконных инфракрасных световодов, включающему нанесение на кристалл-сердцевину из галогенида серебра кристаллической оболочки из кристаллического галогенида серебра с показателем преломления, меньшим, чем у кристалла-сердцевины, и термическую обработку. При этом оболочку на кристалл-сердцевину наносят путем ионообменной диффузии в ионообменном источнике, в качестве которого берут мелкодисперсный порошок галогенида серебра крупностью 1-20 мкм, диффузию проводят при температуре, близкой к температуре плавления кристалла-сердцевины, в атмосфере смеси паров галогенов, входящих в состав материала кристалла и порошка, взятых в равном соотношении при давлении 0,2-0,5 атм. Способ позволяет снизить оптические потери световодов, работающих в инфракрасной области спектра. 2 пр.
Description
Изобретение относится к области получения материалов прозрачных в инфракрасной области спектра 0,4-40 мкм, а именно кристаллов галогенидов серебра, которые могут быть использованы для изготовления оптических элементов инфракрасной, лазерной, акустооптической и волоконной техники.
Известен способ получения кристаллических заготовок из галогенидов серебра для экструзии волоконных световодов. Из кристалла галогенида серебра механически вырезают заготовку заданного размера, нагревают и выдавливают через фильеру световод (Патент США №5182790, опубл. 26.01.1993, МПК C30B 15/24, НПК 385/141).
Недостатком способа является получение световода с высокими оптическими потерями из-за незащищенности границы световод-окружающая среда. Такие световоды подвержены термической и ультрафиолетовой диссоциации галогенидов серебра. Внешняя полимерная оболочка таких световодов защищает только от механических воздействий и не снижает оптические потери.
Технической задачей изобретения является снижение оптических потерь световодов, работающих в инфракрасной области спектра.
Известен способ получения кристаллических заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для экструзии волоконного световода, в котором заготовку для экструзии изготавливают из двух частей - кристаллической сердцевины и оболочки, выполненной в виде полого цилиндра из материала с меньшим показателем преломления, чем показатель преломления материала сердцевины. Перед экструзией обе части собирают в конструкцию типа «стержень в трубке», нагревают и механически обжимают для улучшения контакта стержня и внутренней поверхности трубки. Экструзию проводят при нагреве до размягчения частей заготовки и повышенном давлении. Получают заготовку оболочечного волоконного световода (И.С. Лисицкий, В.Ф. Голованов, Г.В. Полякова «Монокристаллы галогенидов серебра для волоконной оптики». Поверхность, рентгеновские, синхронные и нейтронные исследования. 2003, №7, с.22-25).
Недостатком способа является относительно высокие оптические потери в световоде, связанные с тем, что поверхность контакта стержень-оболочка не является оптической и чистой, на ней всегда находятся механические загрязнения: органика, поры, раковины.
Техническим результатом заявленного способа является снижение оптических потерь световода.
Технический результат достигается тем, что в способе получения заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для волоконных инфракрасных световодов, включающем нанесение на кристалл-сердцевину из галогенида серебра кристаллической оболочки из кристаллического галогенида серебра с показателем преломления, меньшим, чем у кристалла-сердцевины, и термическую обработку, согласно изобретению оболочку на кристалл-сердцевину наносят путем ионообменной диффузии в ионообменном источнике, в качестве которого берут мелкодисперсный порошок галогенида серебра крупностью 1-20 мкм, диффузию проводят при температуре, близкой к температуре плавления кристалла-сердцевины, в атмосфере смеси паров галогенов, входящих в состав кристалла и порошка, взятых в равном соотношении при давлении 0,2-0,5 атм.
Сущность способа заключается в том, что, подвергая ионообменной диффузии кристалл галогенида серебра в ионообменном источнике, в качестве которого берут кристаллический мелкодисперсный порошок галогенида серебра крупностью 1-20 мкм, с меньшим показателем преломления, в кристалле-сердцевине образуется радиальный градиент химического состава, в результате чего получают радиальный градиентный слой показателя преломления в кристалле галогенида серебра, что предотвращает выход света за пределы заготовки и, следовательно, оптические потери.
При использовании в качестве ионообменного источника паров галогенидов серебра, из-за низкой концентрации ионов в газовой фазе, в кристаллической сердцевине не образуется градиент химического состава.
Использование в качестве ионообменного источника расплава галогенида серебра невозможно, так как температура расплава галогенида серебра с показателем преломления, более низким, чем у кристаллической сердцевины, значительно выше температуры расплавления сердцевины. Помещение сердцевины в расплав приводит к ее разрушению.
Проведение процесса диффузии при низкой температуре снижает скорость диффузии и производительность процесса.
Дисперсность порошка галогенида серебра более 20 мкм нарушает целостность и однородность образующегося градиентного слоя. Дисперсность менее 1 мкм затрудняет и усложняет работу по созданию градиентного слоя из-за токсичности и взрывоопасности мелкодисперсного порошка.
Проведение ионообменной диффузии при температуре плавления, близкой к температуре плавления кристалла галогенида серебра на воздухе или в вакууме, невозможно из-за диссоциации галогенида серебра и, следовательно невозможно получить градиентный слой показателя преломления в кристалле. Образующееся при разложении мелкодисперсное металлическое коллоидное серебро снижает спектральное пропускание кристалла на 90-99%, а образующегося при этом в газовой фазе галогена недостаточно для подавления диссоциации.
Для подавления диссоциации галогенидов серебра процесс диффузии ведут в смеси паров галогенов, содержащихся в составе твердого раствора галогенида серебра, взятых в равном соотношении при давлении 0,2-0,5 атм. Давления смеси галогенов в газовой фазе 0,1 атм недостаточно для подавления диссоциации галогенидов серебра. Создавать давление более 0,5 атм нецелесообразно из-за усиленного коррозионного разрушения элементов оборудования.
Примеры осуществления способа
Пример 1. В стеклянный контейнер из термостойкого боросиликатного стекла загружают цилиндрический кристалл бромида серебра диаметром 25 мм, длиной 100 мм, показатель преломления которого в рабочем диапазоне длин волн (0,4-12 мкм) составляет 2,21-2,30. Кристалл засыпают со всех сторон и механически уплотняют порошком мелкодисперсного хлорида серебра. Дисперсность порошка хлорида серебра составляет 10,0 мкм. Показатель преломления 1,90-2,00. Контейнер заполняют смесью паров галогенов - хлора и брома в соотношении 1:1 при давлении 0,3 атм и запаивают. Запаянный контейнер нагревают до температуры 410°C и выдерживают при этой температуре 200 часов. Из охлажденного до комнатной температуры контейнера извлекают кристалл, обрезают концы. Торцевые поверхности шлифуют, полируют и измеряют оптические и химические характеристики. Измерение градиента химического состава в полученном образце проводят химическим методом на содержание хлора и брома с точностью ±2% путем последовательного снятия слоев кристалла от образующей к центру. Химический состав слоев цилиндрической заготовки прилегающих к образующей составил от 20% бромида серебра - 80% хлорида серебра до 95% бромида серебра - 5% хлорида серебра на оси кристалла. Коэффициент преломления заготовки, измеренный с помощью рентгеновского микроанализатора "Comebax" (точность определения ±1,5%), составил от 2,29 по оси заготовки до 2,10 по образующей. Из полученной кристаллической заготовки методом экструзии изготовлен поликристаллический световод диаметром 1,0 мм, оптические потери в котором составили 0,05 дБ/м. Для сравнения, в экструдированном из исходной заготовки бромида серебра световоде с оболочкой из хлорида серебра (сердцевина/оболочка - 0,5/0,5 мм) оптические потери составили 0,3 дБ/м.
Пример 2. В стеклянный контейнер из термостойкого боросиликатного стекла загружают цилиндрический кристалл твердого раствора хлорида - бромида серебра состава: 25% масс. хлорида серебра - 75% масс. бромида серебра диаметром 18 мм, длиной 100 мм, показатель преломления которого в рабочем диапазоне длин волн (0,4-12 мкм) составляет 2,18-2,19. Кристалл засыпают со всех сторон и механически уплотняют порошком мелкодисперсного хлорида серебра. Дисперсность порошка хлорида серебра составляет 20,0 мкм. Показатель преломления 1,90-2,00. Контейнер заполняют смесью паров галогенов - хлора и брома в соотношении 1:1 при давлении 0,4 атм и запаивают. Запаянный контейнер нагревают до температуры 400°C и выдерживают при этой температуре 200 часов. Из охлажденного до комнатной температуры контейнера извлекают кристалл, обрезают концы. Торцевые поверхности шлифуют, полируют и измеряют оптические и химические характеристики. Измерение градиента химического состава в полученном образце проводят химическим методом на содержание хлора и брома с точностью ±2% путем последовательного снятия слоев кристалла от образующей к центру. Химический состав слоев цилиндрической заготовки прилегающих к образующей составил от 60% бромида серебра - 40% хлорида серебра до 70% бромида серебра - 30% хлорида серебра на оси кристалла. Коэффициент преломления заготовки, измеренный с помощью рентгеновского микроанализатора "Comebax" (точность определения ±1,5%), составил от 2,20 по оси заготовки до 2,09 по образующей. Из полученной кристаллической заготовки методом экструзии изготовлен поликристаллический световод диаметром 1,0 мм, оптические потери в котором составили 0,01 дБ/м. Для сравнения, в экструдированном из исходной заготовки хлорида - бромида серебра состава: 25% масс. хлорида серебра - 75% масс. бромида серебра световоде с оболочкой из хлорида серебра (сердцевина/оболочка - 0,5/0,5 мм) оптические потери составили 0,3 дБ/м.
Как видно из приведенных примеров, предложенный способ позволяет создать кристаллическую заготовку для экструзии волоконного световода с радиальным градиентом показателя преломления без дефектной, подверженной возможности загрязнения внутренней поверхности конструкции "стержень в трубке", что значительно снижает оптические потери в экструдированном волоконном световоде.
Claims (1)
- Способ получения заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для волоконных инфракрасных световодов, включающий нанесение на кристалл-сердцевину из галогенида серебра кристаллической оболочки из кристаллического галогенида серебра с показателем преломления, меньшим, чем у кристалла-сердцевины, и термическую обработку, отличающийся тем, что оболочку на кристалл-сердцевину наносят путем ионообменной диффузии в ионообменном источнике, в качестве которого берут мелкодисперсный порошок галогенида серебра крупностью 1-20 мкм, диффузию проводят при температуре, близкой к температуре плавления кристалла-сердцевины, в атмосфере смеси паров галогенов, входящих в состав материала кристалла и порошка, взятых в равном соотношении при давлении 0,2-0,5 атм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013156317/04A RU2539348C1 (ru) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Способ получения кристаллических заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для инфракрасных волоконных световодов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013156317/04A RU2539348C1 (ru) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Способ получения кристаллических заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для инфракрасных волоконных световодов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2539348C1 true RU2539348C1 (ru) | 2015-01-20 |
Family
ID=53288494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013156317/04A RU2539348C1 (ru) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Способ получения кристаллических заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для инфракрасных волоконных световодов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2539348C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2682563C1 (ru) * | 2018-04-09 | 2019-03-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Одномодовый кристаллический инфракрасный световод |
| RU2708900C1 (ru) * | 2019-02-15 | 2019-12-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ получения волоконных сборок на основе поликристаллических инфракрасных световодов |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5182790A (en) * | 1990-04-05 | 1993-01-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Infrared optical fiber and a method of manufacturing the same |
| RU2173867C1 (ru) * | 2000-05-10 | 2001-09-20 | Уральский государственный технический университет | Способ получения волоконных световодов |
| RU2486297C1 (ru) * | 2012-01-27 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности" (ОАО "ГИРЕДМЕТ") | Способ получения кристаллических заготовок твердых растворов галогенидов серебра для оптических элементов |
| RU2487202C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ выращивания кристаллов галогенидов серебра и таллия |
-
2013
- 2013-12-19 RU RU2013156317/04A patent/RU2539348C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5182790A (en) * | 1990-04-05 | 1993-01-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Infrared optical fiber and a method of manufacturing the same |
| RU2173867C1 (ru) * | 2000-05-10 | 2001-09-20 | Уральский государственный технический университет | Способ получения волоконных световодов |
| RU2487202C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ выращивания кристаллов галогенидов серебра и таллия |
| RU2486297C1 (ru) * | 2012-01-27 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности" (ОАО "ГИРЕДМЕТ") | Способ получения кристаллических заготовок твердых растворов галогенидов серебра для оптических элементов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| И.С. ЛИСИЦКИЙ И ДР., Монокристаллы галогенидов серебра для волоконной оптики, Поверхность, рентгеновские, синхронные и нейтронные исследования, 2003, N7, с.20-23 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2682563C1 (ru) * | 2018-04-09 | 2019-03-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Одномодовый кристаллический инфракрасный световод |
| RU2708900C1 (ru) * | 2019-02-15 | 2019-12-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ получения волоконных сборок на основе поликристаллических инфракрасных световодов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10928584B2 (en) | Photonic crystal fiber, a method of production thereof and a supercontinuum light source | |
| Yu et al. | Mesoscale engineering of photonic glass for tunable luminescence | |
| RU2712906C1 (ru) | Способ эффективного получения легированной оптоволоконной заготовки и легированная заготовка оптического волокна | |
| CN104932054B (zh) | 一种三包层掺铥光纤及其制备方法 | |
| RU2539348C1 (ru) | Способ получения кристаллических заготовок из галогенидов серебра и их твердых растворов для инфракрасных волоконных световодов | |
| JPS60246240A (ja) | フッ素ガラスの光ファイバー及び光素子の製造方法 | |
| Rosales et al. | 3D printed Er-doped silica fibre by Direct Ink Writing | |
| Zhou et al. | Preparation of Er3+/Yb3+ co‐doped citrate microstructure fiber of large mode field and its 3.0 μm laser performance | |
| Raman et al. | Effect of thermal anneal on growth behavior of laser-induced damage sites on the exit surface of fused silica | |
| CN106477874A (zh) | 一种光纤纤芯折射率调制方法 | |
| Nubling et al. | Optical properties of clad and unclad sapphire fiber | |
| JP2018521340A (ja) | 感光性ガラスでできている光ファイバーリボン | |
| Li et al. | Broadband fluorescence emission in Bi-doped silica glass prepared by laser additive manufacturing technology | |
| Sheng et al. | Influence of extrusion on the properties of chalcogenide glasses and fibers | |
| Kosolapov et al. | Optical losses in as-prepared and gamma-irradiated microstructured silica-core optical fibers | |
| Strutynski et al. | Evolutive optical fibers combining oxide and chalcogenide glasses with submicronic polymer structures | |
| Lancry et al. | Porous nanogratings and related form birefringence in silicate and germanate glasses | |
| WO2017110799A1 (ja) | 微小な気泡を含有するガラス及びその製造方法 | |
| JP5492325B2 (ja) | 光ファイバ母材を製造する方法及び光ファイバ母材 | |
| Muhd-Yassin et al. | Solution doped preform with improved uniformity and concentration using dual-layer soot deposition | |
| CN108423987A (zh) | 一种硒基硫卤玻璃光纤及其制备方法 | |
| Wang et al. | Fabrication and applications of nanostructured soft-glass optical fiber | |
| Ebendorff-Heidepriem et al. | Extruded fluoride fiber for 2.3 μm laser application | |
| Granzow | Microstructured optical fibers with incorporated nonlinear glasses | |
| Tuan et al. | Fabrication and characterization of a tellurite all-solid photonic bandgap fiber with three rings of high index rods |