ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. №9
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.9.7
УДК: 666.189.2
И. П. Шилов, А. А. Замятин, А. А. Маковецкий, Л. Ю. Кочмарев
Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники
им В.А. Котельникова РАН, г. Фрязино, 141190, пл. акад. Введенского, д. 1
Статья поступила в редакцию 31 августа 2021 г.
Аннотация. Рассмотрены вопросы получения кварцевых волоконных световодов состава SiO2/SiO2-F, (где SiO2 – сердцевина, а SiO2-F – светоотражающая оболочка) с малыми оптическими потерями для ближнего ИК-спектрального диапазона. Данный тип световодов находит широкое применение в различных направлениях науки и техники, включая лазерную медицину. Представлены результаты исследования зависимости числовой апертуры и концентрации фтора в кварцевом стекле формируемых заготовок световодов от расхода фреона (C3F8) газовой фазе при использовании СВЧ-плазмотрона волноводного типа на волне Н10. Показано, что для повышения чувствительности флуориметров в ближнем ИК-спектральном диапазоне в качестве световодов зонда для детектирования люминесценции перспективно использование волоконных световодов типа кварц-кварц с сердцевиной из стекла “Heraeus” и светоотражающей оболочкой состава SiO2-F с повышенным содержанием фтора в стекле (вплоть до 7 вес.%). При этом числовая апертура таких световодов будет достигать значений до 0.32. Для лазерных процедур в офтальмологии, хирургии, флебологии и т.д. могут быть использованы световоды со стандартной числовой апертурой на уровне 0.20-0.24 (при концентрации фтора в стекле до 3 вес. %).
Ключевые слова: кварцевые волоконные световоды, ближний ИК-спектральный диапазон, лазерная медицина, СВЧ-плазмотроны, заготовки световодов.
Abstract. The issues of obtaining silica optical fibers with SiO2/SiO2-F composition (where SiO2 is a core, and SiO2-F is a light-reflecting cladding) with low optical losses for the near-IR spectral range are considered. This fiber type is widely used in various fields of science and technology, including laser medicine. The study results of the dependence of the numerical aperture and fluorine concentration in silica glass of the formed fiber preforms on the Freon (C3F8) consumption in the gas phase when using a waveguide-type microwave plasmotron at the H10 wavelength, are presented. It is showed that to increase the fluorimeters sensitivity in the near-IR spectral range as probe fibers for detecting luminescence, it is promising to use quartz-quartz fibers with the “Heraeus” glass core and the reflective SiO2-F cladding with an increased fluorine content in the glass (up to 7 wt. %). In this case, the numerical aperture of such fibers will reach values up to 0.32. For laser procedures in ophthalmology, surgery, phlebology and etc., optical fibers with a standard numerical aperture 0.20-0.24 can be used (with a fluorine concentration in the glass up to 3 wt. %).
Key words: quartz optical fibers, near-IR spectral range, laser medicine, microwave plasmotrons, fiber preforms.
Литература
1. Лощенов В.Б., Стратонников А.А., Волкова А.И., Прохоров А.М. Портативная спектроскопическая система для флуоресцентной диагностики опухолей и контроля за фотодинамической терапией. Российский химический журнал. 1998. Т.42. №5. С.50-53.
2. Bulgakova N.N., Kazachkina N.I., Sokolov V.V. et al. Local fluorescence spectroscopy and detection of malignancies using laser excitation at varios wavelengths. Laser Physics. 2006. V.16. №5. P.889-895. https://doi.org/10.1134/S1054660X06050227
3. Ivanov A.V., Rumyantseva V.D., Shchamkhalov K.S., Shilov I. P. Luminescence diagnostics of malignant tumors in the IR spectral range using Yb-porphyrin metallocomplexes. Laser Physics. 2010. V.20. №12. P.2056-2065. https://doi.org/10.1134/S1054660X10220032
4. Патент США № 6,138,478. Блинов Л.М., Володько В.В., Нойбергер В. Method of forming an optical fiber preform using an E.sub.020 plasma field configuration. Дата заявки: 27 июля 1998 г. Дата публикации: 31 октября 2000 г.
5. Артюшенко В.Г., Блинов Л.М., Гуляев Ю.В. и др. Кварцевые волоконные световоды для передачи мощного лазерного излучения. Известия АН СССР. 1990. Т.54. №8. С.1570-1573.
6. Bachmann P., Geittner P., Leers D., Wilson H. Loss reduction in fluorine-doped SM- and high N.A.-PCVD fibers. Lightwave technology. 1986. V.4. №7. P.813-817. https://doi.org/10.1109/jlt.1986.1074805
7. Бабенко В.А., Кочмарев Л.Ю., Шилов И.П. Сверхвысокочастотный разряд волноводного плазмотрона для осаждения высокоапертурных структур на основе кварцевого стекла. Радиотехника и электроника. 2005. Т.50. №1. С.100-107.
8. Блинов Л.М, Герасименко А.П., Гуляев Ю.В. и др. Высокоапертурные оптические структуры волноводов на основе кварцевого стекла, легированного фтором, формируемые в неизотермической плазме резонансного локального СВЧ-разряда пониженного давления. Фотон-Экспресс. 2017. Т.142. №6. С.270-271
9. Замятин А.А., Маковецкий А.А., Шилов И.П. Кварц-кварцевые и кварц-полимерные силовые волоконные световоды с термопластичным защитным покрытием, наносимым непосредственно в процессе их вытяжки. Радиотехника и электроника. 2004. Т.49. №9. С.1150-1152.
Для цитирования:
Шилов И.П., Замятин А.А., Маковецкий А.А., Кочмарев Л.Ю. Световоды типа кварц-кварц с малыми потерями и тонкой полимерной оболочкой для ближнего ИК-спектрального диапазона. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №.9 https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.9.7