Лазерная фотохимия центров окраски прозрачных диэлектриков

          Руководители - cтарший научный сотрудник Рыбалтовский Алексей Ольгердович, КНО, комната 6 -11, тел. 939-43-95;  старший научный сотрудник Герасимова Василиса Игоревна; комната 6 -19, тел. 939-25-71.

    Рыбалтовский

      Алексей Ольгердович

     Герасимова

        Василиса Игоревна

      Спектроскопия собственных, примесных и радиационных центров окраски прозрачных кристаллов и стекол.

      Спектроскопия собственных, примесных и радиационных центров окраски прозрачных кристаллов и стекол.

На протяжении 25-30 лет в лаборатории спектроскопии твердого тела и синхротронного излучения главным направлением исследований коллектива было спектроскопическое изучение центров окраски в кварцевом стекле, их радиационно-, термо- и фотостимулированное преобразование. Такая направленность исследований была продиктована задачами, которые ставились в связи с развитием во всем мире, в том числе и в нашей стране, волоконной оптики, использующей в качестве передающей световой сигнал среды чистое или легированное определенными примесями кварцевое стекло (SiO₂). В 70-80е годы прошлого столетия актуальными задачами в этой области было изучение механизмов потерь, возникающих под воздействием внешних факторов (например, в радиационных полях, в присутствии молекулярного водорода), в телекоммуникационных диапазонах длин волн для волоконных световодов с сердцевиной из чистого или легированного кварцевого стекла.

В дальнейшем, по мере развития волоконной оптики, как отдельной науки и отрасли производства, добавились и новые задачи, связанные с изучением механизмов фоточувствительности таких стекол. Дело в том, что на рубеже 80-90х годов появились возможности, используя свойства фотоиндуцированного преобразования центров окраски в SiO₂, менять его макроскопические характеристики, такие как показатель преломления, создавать коэффициент квадратичной нелинейной восприимчивости. Это, в свою очередь, привело к бурному развитию различных оптоволоконных устройств типа узкополосных отражателей, фильтров, преобразователей излучения на базе волокна.

1. Впервые в мире была экспериментально исследована корреляция между динамикой записи решеток квадратичной нелинейной восприимчивости и концентрацией отдельно взятых центров окраски, а также представлена модель, описывающая микроскопические изменения, происходящие в процессе записи этих решеток в алюмосиликатных световодах, легированных редкоземельными ионами. 

 2. Открыт новый класс центров окраски – междоузельные молекулы, изолированные в матрице стекла. Были исследованы молекулы S₂, SO₂ и молекулярный ион S₂+ в кварцевых стеклах, легированных серой. Благодаря этим исследованиям удалось оценить перспективность этого материала с точки зрения создания фоторефрактивных устройств и осуществить запись брэгговских решеток показателя преломления на серосодержащих световодах. 

3. Впервые методами абсорбционной спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния обнаружен и изучен эффект образования нанокластеров германия в германосиликатных волоконных световодах, предварительно обработанных в атмосфере водорода при высоких давлениях. В результате исследований удалось выявить ряд новых эффектов, связанных с конверсией ортоводорода в параводород при сверхвысоких концентрациях содержания молекулярного водорода (порядка 10²² см ^-3), и, в частности, обосновать рост коэффициента диффузии молекул Н₂ в сетке SiO₂ в таких условиях. В дальнейшем, по мере развития волоконной оптики, как отдельной науки и отрасли производства, добавились и новые задачи, связанные с изучением механизмов фоточувствительности таких стекол. Дело в том, что на рубеже 80-90х годов появились возможности, используя свойства фотоиндуцированного преобразования центров окраски в SiO₂, менять его макроскопические характеристики, такие как показатель преломления, создавать коэффициент квадратичной нелинейной восприимчивости. 

  Сегодня наша исследовательская деятельность направлена на разработку физико-химических основ нового метода легирования полимерных оптических материалов ионами металлов, допускающего наперед заданное распределение концентрации примеси по объему образца с микронным разрешением. Реализация данной задачи откроет возможность создания нового типа устройств интегральной оптики, в которых на одном куске полимера путем пространственно-избирательного легирования различными ионами будут размещены с достаточно высокой плотностью оптические функциональные участки (усилители, селекторы, переключатели, модуляторы и т.д.).

  РФФИ 98-02-16728 (руководитель – Рыбалтовский А.О.)

  РФФИ 01-02-16848 (руководитель – Рыбалтовский А.О.)