Spis treści

Aktywne światłowody specjalne
5
Spis treści
Wstęp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
I. Światłowody – charakterystyka, przegląd metod wytwarzania.
Wymagania, które powinny spełniać szkła stosowane w budowie światłowodów
1. Światłowód – budowa, parametry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2. Kąt akceptacji – apertura numeryczna światłowodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3. Rodzaje światłowodów cylindrycznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.4. Tłumienie światłowodu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.1. Straty materiałowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.2. Straty falowodowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5. Droga zdudnienia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.6. Dyspersja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.7. Zjawiska ograniczające efektywną pracę światłowodu aktywnego . . . . . 23
2. Szkło jako materiał dla optoelektroniki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1. Właściwości szkieł aktywowanych pierwiastkami ziem rzadkich . . . . . 34
2.2. Analiza wpływu domieszek na właściwości luminescencyjne szkieł
i światłowodów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3. Metody otrzymywania światłowodów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.1. Metoda wewnętrznego osadzania szkła MCVD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.2. Metoda zewnętrznego osadzania OVD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.3. Metoda osiowego, pionowego osadzania z fazy gazowej VAD . . . . . . . . 53
3.4. Metoda tyglowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.5. Metoda pręt–rura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
II. Szkła i światłowody aktywne – badania własne
4. Szkła aktywne dla optoelektroniki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.1. Aktywne szkła krzemianowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.2. Aktywne szkła glinokrzemianowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.3. Aktywne szkła fosforanowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.4. Aktywne szkła tlenkowo-fluorkowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.5. Szkła jednocześnie domieszkowane jonami Nd3+ i Yb3+ . . . . . . . . . . . . . . 104
4.5.1. Szkła krzemianowe tlenkowo fluorkowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.5.2. Szkła fluorofosforanowe i antymonowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6
Dominik Dorosz
5. Własne konstrukcje światłowodów aktywnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1. Przegląd znanych konstrukcji aktywnych światłowodów specjalnych
5.2. Aktywny światłowód wielordzeniowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3. Światłowód ze spiralnym rdzeniem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1. Równanie sprzężonych modów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2. Straty promieniowania w światłowodzie o spiralnym rdzeniu . . .
5.3.3. Mod podstawowy i mody wyższego rzędu w spiralnym rdzeniu
aktywnego światłowodu dwupłaszczowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.4. Dobór parametrów światłowodu aktywnego
o spiralnym rdzeniu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.5. Właściwości wytworzonego aktywnego światłowodu
o spiralnym rdzeniu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. Wnioski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Streszczenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
119
119
124
131
132
134
136
138
144
150
155
166
168