2 / 14
А.Л. Томашук, Д.А. Дворецкий, В.А. Лазарев
112
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. № 5
Радиационная стойкость ВС (РНП) в первую очередь определяется химиче-
ским составом его сердцевины и светоотражающей оболочки. Стандартные ВС
для линий оптической связи имеют сердцевину из германосиликатного стекла и
оболочку из нелегированного кварцевого стекла и не являются радиационно-
стойкими ввиду наличия РЦО, связанных с атомами германия. Такие ВС не-
применимы в системах волоконно-оптической связи и датчиках, работающих в
присутствии сильных полей ионизирующего излучения, а также в условиях
возможного возникновения таких полей в атомной энергетике и космосе.
Для повышения радиационной стойкости германий и другие легирующие
добавки, кроме фтора, должны быть исключены из химического состава ВС. Во-
локонный световод с сердцевиной из нелегированного кварцевого стекла и со
светоотражающей оболочкой из фторсиликатного стекла были разработаны и
за рубежом [1], и в России [2]. Такие световоды имеют более высокую радиаци-
онную стойкость, чем стандартные ВС, содержащие германий. Позднее было
установлено, что небольшая добавка фтора в сердцевину позволяет несколько
повысить радиационную стойкость ВС [3–6].
Цель настоящей работы — исследование микроскопических механизмов
РНП в ВС с сердцевиной из нелегированного кварцевого стекла и легированно-
го фтором, выявление зависимости РНП от химического состава и технологиче-
ских режимов, а также создание по результатам исследований лабораторной
технологии радиационно-стойких ВС, не уступающих зарубежным аналогам.
Физические механизмы радиационно-наведенных потерь в радиацион-
но-стойких волоконных световодах.
Сравнительные исследования формы
спектра РНП и ее зависимости от дозы
-облучения в ВС с различными техно-
логическими параметрами позволили установить природу всех РЦО, ответ-
ственных за РНП в ВС с сердцевиной из нелегированного и легированного фто-
ром кварцевого стекла [7]. Этими РЦО оказались два типа автолокализованных
дырочных состояний (АДС
1
и АДС
2
, или
self-trapped holes
, STH
1
и STH
2
) [8] и
Cl
0
-центр, возникающий вследствие радиационно-индуцированного разрыва
связи Si–Cl и выхода нейтрального атома хлора в междуузелье сетки [9]. Причи-
на возникновения Cl
0
-центра — вхождение хлора в сетку стекла в процессе его
синтеза из SiCl
4
и O
2
при изготовлении преформы.
Микроскопические структуры АДС
1
и АДС
2
приведены на рис. 1. Радиаци-
онные центры окраски появляются в результате рассеяния
-кванта на
p
-электроне атома кислорода, не участвующем в химической связи. Возникшая
на месте электрона дырка может быть локализована на
p
-орбитали одного атома
кислорода (АДС
1
, рис. 1,
а
) или одновременно на двух
p
-орбиталях соседних
атомов кислорода (АДС
2
, рис. 1,
б
). Очевидно, что для возникновения АДС
2
требуется, чтобы валентный угол O–Si–O был меньше нормального, т. е. тетра-
эдр SiO
4
должен быть деформирован. Следует отметить, что на необходимость
напряжений сетки стекла и вызванных ими деформаций для возникновения
АДС
2
в исследованиях других авторов внимания обращено не было.