RU2816746C1 - Двухслойный галогенидсеребряный инфракрасный световод - Google Patents
Двухслойный галогенидсеребряный инфракрасный световод Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816746C1 RU2816746C1 RU2023126736A RU2023126736A RU2816746C1 RU 2816746 C1 RU2816746 C1 RU 2816746C1 RU 2023126736 A RU2023126736 A RU 2023126736A RU 2023126736 A RU2023126736 A RU 2023126736A RU 2816746 C1 RU2816746 C1 RU 2816746C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- agcl
- mcm
- layer
- radiation
- silver halide
- Prior art date
Links
- -1 silver halide Chemical class 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910021612 Silver iodide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- JKFYKCYQEWQPTM-UHFFFAOYSA-N 2-azaniumyl-2-(4-fluorophenyl)acetate Chemical compound OC(=O)C(N)C1=CC=C(F)C=C1 JKFYKCYQEWQPTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229940045105 silver iodide Drugs 0.000 claims abstract description 16
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 22
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 22
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- ADZWSOLPGZMUMY-UHFFFAOYSA-M silver bromide Chemical compound [Ag]Br ADZWSOLPGZMUMY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001413 far-infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- PGAPATLGJSQQBU-UHFFFAOYSA-M thallium(i) bromide Chemical compound [Tl]Br PGAPATLGJSQQBU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к новому классу радиационно стойких галогенидсеребряных световодов для инфракрасного (ИК) диапазона, а также для терагерцевой области от 0,1 до 10,0 ТГц, что соответствует среднему и дальнему ИК диапазону до 30,0 мкм. Лазерные и ИК волоконные оптические технологии тесно связаны между собой, поскольку их комбинация позволяет создавать волоконные лазеры и каналы доставки сгенерированного когерентного излучения. Для этих целей применяют двухслойные, однослойные и фотонно-кристаллические ИК световоды. Двухслойный галогенидсеребряный инфракрасный световод включает сердцевину, выполненную диаметром 400,0 мкм из кристаллов твердых растворов состава AgCl0,25Br0,75, содержащих иодид серебра, при следующем соотношении ингредиентов в мол.%: твердый раствор AgCl0,25Br0,75 86,0-90,0; иодид серебра 14,0-10,0, и оболочку, изготовленную диаметром 525,0 мкм из тех же кристаллов при следующем соотношении ингредиентов в мол.%: твердый раствор AgCl0,25Br0,75 92,0 -6,0; иодид серебра 8,0 - 4,0. Техническим результатом является устойчивость к ультрафиолетовому и бета-облучениям с широким диапазоном пропускания в ИК и ТГц области от 3,0 до 27,0 мкм с оптическими потерями на длине волны CO2 лазера (10,6 мкм) - до 0,18 дБ/м. 1 ил., 3 пр.
Description
Изобретение относится к новому классу радиационно стойких галогенидсеребряных световодов для инфракрасного (ИК) диапазона, а также для терагерцевой области от 0,1 до 10,0 ТГц, что соответствует среднему и дальнему ИК диапазону до 30,0 мкм.
Лазерные и ИК волоконные оптические технологии тесно связаны между собой, поскольку их комбинация позволяет создавать волоконные лазеры и каналы доставки сгенерированного когерентного излучения. Для этих целей применяют двухслойные, однослойные и фотонно-кристаллические ИК световоды.
Известны устойчивые к ультрафиолетовому и радиационному облучениям ИК световоды, включающие сердцевину и оболочку определенных диаметров и длины, которые изготавливают из кристаллов на основе бромида серебра, содержащего твердый раствор бромид-иодида одновалентного таллия (TlBr0,46I0,54). ИК световоды получают методом экструзии согласно концентрационным составам гомогенных областей для левой и правой частей фазовой диаграммы системы AgBr - TlBr0,46I0,54 [Корсаков А. С., Жукова Л. В., Кортов С. В., Врублевский Д. С. Патент РФ № 2504806 от 20.01.2014 Одномодовый двухслойный кристаллический инфракрасный световод; Корсаков А. С., Салимгареев Д. Д., Львов А. Е., Жукова Л. В., Гулько Д. Я. Патент РФ № 2686512 от 29.04.2019, Двухслойный кристаллический инфракрасный световод для спектрального диапазона 2 - 50 мкм]. Но такие световоды являются токсичными, так как в их составе присутствуют галогениды одновалентного таллия. Это исключает их применение в лазерной и диагностической медицине, а также в ТГц оптике при замене токсичного рентгеновского излучения.
Наиболее близким техническим решением являются двухслойные ИК световоды на основе монокристаллов системы AgCl - AgBr [Y. Raichlin, A. Katzir. Fiber-Optic Evanescent Wave Spectroscopy in the Middle Infrared. Applied Spectroscopy. Vol. 62, Issue 2, 2008. P. 55A-72A]. Но авторы не приводят химических составов сердцевины и оболочки, а также структуру торца световодов, т. е. диаметров сердцевины и оболочки. Следует также отметить что световоды системы AgCl - AgBr светочувствительны, особенно к ультрафиолетовому и радиационному облучениям и не могут использоваться в условиях повышенной радиации, что значительно сдерживает их применение. Кроме того, для ТГц и инфракрасной оптики требуются световоды прозрачные в более длинноволновом диапазоне, чем ИК световоды системы AgCl - AgBr прозрачные от 2,0 до 15,0 - 18,0 мкм.
Существует техническая задача по созданию двухслойных галогенидсеребряных световодов устойчивых к ультрафиолетовому и радиационному облучениям, нетоксичных, пропускающих без окон поглощения в среднем и дальнем инфракрасных диапазонах, а также в ТГц области от 0,1 до 10,0 ТГц, что соответствует спектральному диапазону от 3000,0 до 30,0 мкм. Такие ИК световоды предназначены для изготовления в лазерных системах волоконных каналов доставки инфракрасного и терагерцового излучений, в том числе при работе в условиях с повышенной радиацией.
Проблема решена за счет созданного двухслойного галогенидсеребряного инфракрасного световода, включающего сердцевину и оболочку, выполненных из галогенидсеребряных кристаллов твердых растворов системы AgCl - AgBr, отличающийся тем, что сердцевина выполнена диаметром 400,0 мкм из кристаллов твердых растворов состава AgCl0,25Br0,75, содержащих иодид серебра при следующем соотношении ингредиентов в мол %:
| твердый раствор AgCl0,25Br0,75 | 86,0-90,0 |
| иодид серебра | 14,0-10,0, |
а оболочка изготовлена диаметром 525,0 мкм из тех же кристаллов при следующем соотношении ингредиентов в мол %:
| твердый раствор AgCl0,25Br0,75 | 92,0-96,0 |
| иодид серебра | 8,0-4,0. |
Сущность изобретения состоит в том, что создан новый класс устойчивых к ультрафиолетовому и радиационному (бета) излучениям, нетоксичных и негигроскопичных галогенидсеребряных двухслойных ИК световодов, которые получают методом экструзии из кристаллов системы AgCl0,25Br0,75 - AgI. Сердцевина световода диаметром 400,0 мкм, а оболочка диаметром 525,0 мкм изготовлены из кристаллов близких химических составов (см. формулу). При этом формируется маломодовая структура с высокой концентрацией излучения в сердцевине двухслойного световода и низкими оптическими потерями до 0,18 дБ/м на длине волны CO2 лазера (10,6 мкм). Кроме того, внедрение иодида серебра в кристаллическую решетку твердого раствора AgCl0,25Br0,75 расширяет спектральный диапазон пропускания двухслойного ИК световода в длинноволновую область до 27,0 мкм, а также обеспечивает устойчивость к ультрафиолетовому и бета облучениям, по сравнению со светочувствительными световодами системы AgCl - AgBr, которые прозрачны в более узком спектральном диапазоне до 15,0 - 18,0 мкм.
Пример 1.
Вертикальным методом Бриджмена выращены монокристаллы системы AgCl0,25Br0,75 - AgI определенных составов для сердцевины и оболочки двухслойного ИК световода. Методом экструзии изготовлена сердцевина диаметром 400,0 мкм из кристаллов при следующем соотношении ингредиентов в мол. %:
| AgCl0,25Br0,75 | 86,0 |
| иодид серебра | 14,0, |
а оболочка изготовлена диаметром 525,0 мкм из кристаллов при следующем соотношении ингредиентов в мол. %:
| AgCl0,25Br0,75 | 92,0 |
| иодид серебра | 8,0. |
На ИК-Фурье спектрометре IR Prestige-21 Shimadzu (1,28 - 41,7 мкм) с тестовым волокном (фиг. 1) сняты спектры пропускания световода. Световод пропускает без окон поглощения в оптическом диапазоне от 3,0 до 27,0 мкм с высокой прозрачностью до 75 %, а также в терагерцовом диапазоне от 11,1 до 30,0 ТГц (27,0 - 10,0 мкм). Оптические потери составили 0,18 дБ/м на длине волны 10,6 мкм. Они определены по методу отрезков при снятии спектров пропускания в режиме фона [S. Israeli, A. Katzir. Attenuation, absorption, and scattering in silver halide crystals and fibers in the mid-infrared. J. Appl. Phys. 115, 023104 (2014)].
Оптические свойства ИК световода не изменяются при ультрафиолетовом и видимом облучении длинами волн от 200 до 500 нм в течении 10 часов и более, а также при бета облучении на линейном ускорителе электронов модели УЭЛР-10-10С дозой до 1000 кГр и более.
Пример 2.
Методом экструзии изготовили двухслойный ИК световод на основе кристаллов системы AgCl0,25Br0,75 - AgI. Сердцевина диаметром 400,0 мкм изготовлена из кристаллов состава в мол. %:
| AgCl0,25Br0,75 | 90,0 |
| иодид серебра | 10,0, |
а оболочка диаметром 525,0 мкм выполнена из кристаллов состава в мол. %:
| AgCl0,25Br0,75 | 96,0 |
| иодид серебра | 4,0. |
Измерение оптико-радиационных свойств ИК световода проводили как в примере 1. Световод устойчив к ультрафиолетовому и бета излучениям, пропускает в спектральном диапазоне от 3,0 до 27,0 мкм без окон поглощения, а также в ТГц области от 11,1 до 30,0 ТГц, что соответствует среднему и дальнему ИК диапазону от 27,0 до 10,0 мкм. Оптические потери составили 0,18 дБ/м на длине волны 10,6 мкм.
Пример 3.
Изготовили методом экструзии двухслойный ИК световод с аналогичными диаметрами сердцевины и оболочки как в примере 1. Химические составы компонентов в мол. %:
| для сердцевины AgCl0,25Br0,75 | 88,0 |
| иодид серебра | 12,0, |
| для оболочки AgCl0,25Br0,75 | 94,0 |
| иодид серебра | 6,0. |
Оптико-радиационные свойства двухслойного ИК световода аналогичны как в примере 1.
При отклонении от химических состава, а также от размеров диаметров сердцевины и оболочки, указанных в примерах, не удается максимально сконцентрировать излучение в сердцевине двухслойного световода и получить низкие оптические потери до 0,18 дБ/м на длине волны CO2 лазера.
Технический результат.
Совокупность отличительных признаков в структуре новых двухслойных радиационно-стойких галогенидсеребряных инфракрасных световодах, а именно устойчивость к ультрафиолетовому и бета облучениям с широким диапазоном пропускания в ИК и ТГц области от 3,0 до 27,0 мкм с оптическими потерями на длине волны CO2 лазера (10,6 мкм) - до 0,18 дБ/м, что достигается химическим составом и геометрическими размерами диаметров сердцевины и оболочки. Это обеспечивает их широкое применение, в отличие от прототипа, при конструировании нового поколения лазерных и ИК волоконно-оптических систем, предназначенных для работы в том числе в условиях с повышенной радиацией.
Claims (4)
- Двухслойный галогенидсеребряный инфракрасный световод, включающий сердцевину и оболочку, выполненные из галогенидсеребряных кристаллов твердых растворов системы AgCl – AgBr, отличающийся тем, что сердцевина выполнена диаметром 400,0 мкм из кристаллов твердых растворов состава AgCl0,25Br0,75, содержащих иодид серебра, при следующем соотношении ингредиентов в мол.%:
-
твердый раствор AgCl0,25Br0,75 86,0–90,0 иодид серебра 14,0–10,0, - а оболочка изготовлена диаметром 525,0 мкм из тех же кристаллов при следующем соотношении ингредиентов в мол.%:
-
твердый раствор AgCl0,25Br0,75 92,0–96,0 иодид серебра 8,0–4,0
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816746C1 true RU2816746C1 (ru) | 2024-04-04 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58102903A (ja) * | 1981-12-15 | 1983-06-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線用フアイバ− |
| KR840002486B1 (ko) * | 1981-07-11 | 1984-12-31 | 쓰으쇼오상교오쇼오 고오교오기쥬쓰인쬬 | 적외용(赤外用)광학섬유 |
| RU2686512C1 (ru) * | 2018-04-25 | 2019-04-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Двухслойный кристаллический инфракрасный световод для спектрального диапазона 2-50 мкм |
| RU2790359C1 (ru) * | 2022-06-02 | 2023-02-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Терагерцовый галогенидсеребряный световод системы AgCl0,25Br0,75 - Agl |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR840002486B1 (ko) * | 1981-07-11 | 1984-12-31 | 쓰으쇼오상교오쇼오 고오교오기쥬쓰인쬬 | 적외용(赤外用)광학섬유 |
| JPS58102903A (ja) * | 1981-12-15 | 1983-06-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線用フアイバ− |
| RU2686512C1 (ru) * | 2018-04-25 | 2019-04-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Двухслойный кристаллический инфракрасный световод для спектрального диапазона 2-50 мкм |
| RU2790359C1 (ru) * | 2022-06-02 | 2023-02-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Терагерцовый галогенидсеребряный световод системы AgCl0,25Br0,75 - Agl |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Y. Raichlin, A. Katzir. Fiber-Optic Evanescent Wave Spectroscopy in the Middle Infrared. Applied Spectroscopy. Vol. 62, Issue 2, 2008. P. 55A-72A. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Labadie et al. | Mid-infrared guided optics: a perspective for astronomical instruments | |
| US7970022B2 (en) | Surface-emitting fiber laser | |
| RU2816746C1 (ru) | Двухслойный галогенидсеребряный инфракрасный световод | |
| RU2413253C2 (ru) | Оптический монокристалл | |
| RU2413257C2 (ru) | Одномодовый двухслойный кристаллический инфракрасный световод | |
| US11867943B2 (en) | Optical fibers, methods of their formation, and methods of their use | |
| RU2668247C1 (ru) | Способ получения кристаллов твердых растворов галогенидов серебра и таллия (i) | |
| RU2819347C1 (ru) | Способ получения двухслойных галогенидсеребряных инфракрасных световодов | |
| RU2340920C1 (ru) | Одномодовый двухслойный кристаллический инфракрасный световод | |
| RU2780732C1 (ru) | Способ получения терагерцовых нанокристаллических световодов системы AgBr-AgI | |
| Fuller | Mid‐infrared fiber optics | |
| RU2708900C1 (ru) | Способ получения волоконных сборок на основе поликристаллических инфракрасных световодов | |
| Yuzhakova et al. | A fiber bundle fabrication from crystals of the AgBr-TlBr 0.46 I 0.54 system for laser technology | |
| RU2506615C1 (ru) | Инфракрасный световод с большим диаметром поля моды | |
| RU2504806C1 (ru) | Одномодовый двухслойный кристаллический инфракрасный световод | |
| RU2682563C1 (ru) | Одномодовый кристаллический инфракрасный световод | |
| RU2790541C1 (ru) | Терагерцовый кристалл системы TlBr0,46 I0,54 - AgI | |
| Seddon et al. | Breaking through the wavelength barrier: The state-of-play on rare-earth ion, mid-infrared fiber lasers for the 4–10 μm wavelength region | |
| RU2340921C1 (ru) | Одномодовый кристаллический инфракрасный световод | |
| RU2682603C1 (ru) | Инфракрасный световод с большим диаметром поля моды | |
| RU2809373C1 (ru) | Галогенидсеребряная нанокерамика на основе твёрдых растворов системы AgCl0,25Br0,75 - AgI | |
| Chaudhary et al. | Photonic crystal fibre: developments, properties and applications in optical fiber communication | |
| Yuzhakova et al. | Photonic Crystal Fiber Modeling with Different Inserts Rings based on Crystal System AgBr-TlI | |
| RU2773896C1 (ru) | Терагерцовая радиационно стойкая нанокерамика | |
| RU2790359C1 (ru) | Терагерцовый галогенидсеребряный световод системы AgCl0,25Br0,75 - Agl |