Оптик җепселләр җитештерү өчен кулланыла торган материал яктылык энергиясен сеңдерә ала. Оптик җепсел материалларындагы кисәкчәләр яктылык энергиясен сеңдергәннән соң, алар тибрәнү һәм җылылык чыгаралар һәм энергияне тарата, нәтиҗәдә сеңдерү югала.Бу мәкаләдә оптик җепсел материалларының абсорбция югалтулары анализланачак.
Без беләбез, материя атомнардан һәм молекулалардан тора, ә атомнар атом төшләреннән һәм атом төшеннән тыш электроннардан тора, алар атом төше тирәсендә билгеле бер орбита буенча әйләнәләр. Бу без яшәгән Җир кебек үк, Венера һәм Марс кебек планеталар барысы да Кояш тирәсендә әйләнәләр. Һәр электронның билгеле бер күләмдә энергиясе бар һәм ул билгеле бер орбитада, яки башкача әйткәндә, һәр орбитаның билгеле бер энергия дәрәҗәсе бар.
Атом төшенә якынрак орбиталь энергия дәрәҗәләре түбәнрәк, ә атом төшеннән ераграк урнашкан орбиталь энергия дәрәҗәләре югарырак.Орбита арасындагы энергия дәрәҗәсе аермасының зурлыгы энергия дәрәҗәсе аермасы дип атала. Электроннар түбән энергия дәрәҗәсеннән югары энергия дәрәҗәсенә күчкәндә, аларга тиешле энергия дәрәҗәсе аермасында энергияне сеңдерергә кирәк.
Оптик җепселләрдә, билгеле бер энергия дәрәҗәсендәге электроннар энергия дәрәҗәсе аермасына туры килә торган дулкын озынлыгындагы яктылык белән нурландырылганда, түбән энергияле орбитальләрдә урнашкан электроннар югарырак энергия дәрәҗәләре булган орбитальләргә күчәчәк.Бу электрон яктылык энергиясен йота, нәтиҗәдә яктылык югала.
Оптик җепселләр җитештерү өчен төп материал, кремний диоксиды (SiO2), үзе яктылыкны йота, берсе ультрафиолет абсорбциясе, икенчесе инфракызыл абсорбция дип атала. Хәзерге вакытта оптик җепсел элемтә, гадәттә, 0,8-1,6 мкм дулкын озынлыгы диапазонында гына эшли, шуңа күрә без бу эш өлкәсендәге югалтулар турында гына сөйләшәчәкбез.
Кварц пыяласында электрон күчешләр нәтиҗәсендә барлыкка килгән абсорбция пигы ультрафиолет өлкәсендә якынча 0,1-0,2 мкм дулкын озынлыгы тәшкил итә. Дулкын озынлыгы арткан саен, аның абсорбциясе әкренләп кими, ләкин тәэсирләнгән өлкә киң, 1 мкм дан югары дулкын озынлыкларына җитә. Ләкин, ультрафиолет абсорбциясе инфракызыл өлкәдә эшләүче кварц оптик җепселләренә аз йогынты ясый. Мәсәлән, 0,6 мкм дулкын озынлыгындагы күренмәле яктылык өлкәсендә ультрафиолет абсорбциясе 1 дБ/км га җитә ала, ул 0,8 мкм дулкын озынлыгында 0,2-0,3 дБ/км га кадәр кими, ә 1,2 мкм дулкын озынлыгында якынча 0,1 дБ/км гына.
Кварц җепселләренең инфракызыл сеңү югалтуы инфракызыл өлкәдәге материалның молекуляр тибрәнүе белән барлыкка килә. 2 мкм дан югарырак ешлык диапазонында берничә тибрәнү сеңү пигы бар. Оптик җепселләрдә төрле легирлау элементлары йогынтысы аркасында, кварц җепселләренең 2 мкм дан югарырак ешлык диапазонында түбән югалту тәрәзәсенә ия булуы мөмкин түгел. 1,85 мкм дулкын озынлыгында теоретик чик югалтуы ldB/км тәшкил итә.Тикшеренүләр барышында шулай ук кварц пыяласында проблемалар тудыручы кайбер "җимерүче молекулалар", нигездә, бакыр, тимер, хром, марганец һ.б. кебек зарарлы күчеш металл катнашмалары барлыгы ачыкланды. Бу "явызлар" яктылык нуры астында яктылык энергиясен комсыз рәвештә үзләштерәләр, сикерәләр һәм сикерәләр, шуның белән яктылык энергиясе югалуга китерәләр. "Проблема тудыручыларны" бетерү һәм оптик җепселләр җитештерү өчен кулланыла торган материалларны химик яктан чистарту югалтуларны шактый киметергә мөмкин.
Кварц оптик җепселләрендә тагын бер абсорбция чыганагы - гидроксид (OH-) фазасы. Гидроксидның җепселнең эш зонасында өч абсорбция пигы булуы ачыкланган, алар 0,95 мкм, 1,24 мкм һәм 1,38 мкм. Алар арасында 1,38 мкм дулкын озынлыгындагы абсорбция югалтуы иң көчлесе һәм җепселгә иң зур йогынты ясый. 1,38 мкм дулкын озынлыгында, 0,0001 генә булган гидроксид ионнары тарафыннан барлыкка китерелгән абсорбция пигы югалтуы 33 дБ/км га кадәр җитә.
Бу гидроксид ионнары кайдан килә? Гидроксид ионнарының күп чыганаклары бар. Беренчедән, оптик җепселләр җитештерү өчен кулланылган материалларда дым һәм гидроксид кушылмалары бар, аларны чималны чистарту процессында бетерү авыр һәм ахыр чиктә оптик җепселләрдә гидроксид ионнары рәвешендә кала; Икенчедән, оптик җепселләр җитештерүдә кулланылган водород һәм кислород кушылмалары аз күләмдә дымлы; Өченчедән, оптик җепселләр җитештерү процессында химик реакцияләр аркасында су барлыкка килә; Дүртенчесе - тышкы һава керүе су парын китерә. Ләкин хәзер җитештерү процессы шактый үсеш алды, һәм гидроксид ионнарының күләме җитәрлек түбән дәрәҗәгә кадәр кимеде, аның оптик җепселләргә йогынтысын исәпкә алмаска мөмкин.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 23 октябре