Оптикалык булаларды өндүрүү үчүн колдонулган материал жарык энергиясын сиңире алат. Оптикалык була материалдарындагы бөлүкчөлөр жарык энергиясын сиңиргенден кийин, алар титирөөнү жана жылуулукту пайда кылып, энергияны чачыратып, сиңирүүнүн жоголушуна алып келет.Бул макалада оптикалык була материалдарынын сиңирүү жоготуулары талданат.
Биз заттын атомдордон жана молекулалардан тураарын, ал эми атомдор атом ядролорунан жана ядродон тышкаркы электрондордон тураарын билебиз, алар атом ядросунун айланасында белгилүү бир орбитада айланышат. Бул биз жашаган Жер сыяктуу эле, Венера жана Марс сыяктуу планеталардын баары Күндүн айланасында айлангандай эле. Ар бир электрондун белгилүү бир өлчөмдөгү энергиясы бар жана ал белгилүү бир орбитада турат, же башкача айтканда, ар бир орбитанын белгилүү бир энергия деңгээли бар.
Атом ядросуна жакын орбиталык энергия деңгээли төмөн, ал эми атом ядросунан алысыраак орбиталык энергия деңгээли жогору.Орбиталардын ортосундагы энергия деңгээлинин айырмасынын чоңдугу энергия деңгээлинин айырмасы деп аталат. Электрондор төмөнкү энергия деңгээлинен жогорку энергия деңгээлине өткөндө, алар тиешелүү энергия деңгээлинин айырмасында энергияны сиңириши керек.
Оптикалык булаларда, белгилүү бир энергия деңгээлиндеги электрондор энергия деңгээлинин айырмасына туура келген толкун узундугундагы жарык менен нурландырылганда, аз энергиялуу орбиталдарда жайгашкан электрондор жогорку энергия деңгээлине ээ орбиталдарга өтөт.Бул электрон жарык энергиясын сиңирип алат, натыйжада жарыктын сиңирилиши жоголот.
Оптикалык булаларды өндүрүү үчүн негизги материал болгон кремний диоксиди (SiO2) жарыкты өзү сиңирип алат, бири ультрафиолет сиңирүү, экинчиси инфракызыл сиңирүү деп аталат. Учурда була-оптикалык байланыш жалпысынан 0,8-1,6 мкм толкун узундугунун диапазонунда гана иштейт, андыктан биз бул жумушчу аймактагы жоготууларды гана талкуулайбыз.
Кварц айнегиндеги электрондук өтүүлөрдөн пайда болгон жутулуу чокусу ультрафиолет аймагында 0,1-0,2 мкм толкун узундугун түзөт. Толкун узундугу жогорулаган сайын, анын жутулушу акырындык менен азаят, бирок жабыркаган аймак кең болуп, 1 мкмден жогору толкун узундуктарына жетет. Бирок, ультрафиолет нурларынын жутулушу инфракызыл аймакта иштеген кварц оптикалык булаларына анчалык деле таасир этпейт. Мисалы, 0,6 мкм толкун узундугундагы көрүнгөн жарык аймагында ультрафиолет нурларынын жутулушу 1 дБ/кмге жетиши мүмкүн, ал 0,8 мкм толкун узундугунда 0,2-0,3 дБ/кмге чейин төмөндөйт, ал эми 1,2 мкм толкун узундугунда болгону 0,1 дБ/кмге жакын.
Кварц буласынын инфракызыл сиңирүү жоготуусу инфракызыл аймактагы материалдын молекулярдык термелүүсү менен пайда болот. 2 мкм жогору жыштык тилкесинде бир нече термелүүнүн сиңирүү чокулары бар. Оптикалык булалардагы ар кандай легирлөөчү элементтердин таасиринен улам, кварц булаларынын 2 мкм жогору жыштык тилкесинде жоготуу терезесинин төмөн болушу мүмкүн эмес. 1,85 мкм толкун узундугундагы теориялык чектик жоготуу ldB/км түзөт.Изилдөөлөрдүн жүрүшүндө кварц айнегинде көйгөй жараткан кээ бир "кыйратуучу молекулалар", негизинен жез, темир, хром, марганец ж.б. сыяктуу зыяндуу өткөөл металл кошулмалары бар экени аныкталган. Бул "кара ниеттер" жарыктын астында жарык энергиясын ач көздүк менен сиңирип, секирип, жарык энергиясынын жоголушуна алып келет. "Көйгөй жаратуучуларды" жок кылуу жана оптикалык булаларды өндүрүүдө колдонулган материалдарды химиялык жол менен тазалоо жоготууларды бир топ азайта алат.
Кварц оптикалык булаларындагы дагы бир сиңирүү булагы - гидроксид (OH-) фазасы. Гидроксиддин буланын жумушчу тилкесинде үч сиңирүү чокулары бар экени аныкталган, алар 0,95 мкм, 1,24 мкм жана 1,38 мкм. Алардын ичинен 1,38 мкм толкун узундугундагы сиңирүү жоготуусу эң катуу болуп, булага эң чоң таасирин тийгизет. 1,38 мкм толкун узундугунда, курамында 0,0001 гана болгон гидроксид иондору тарабынан пайда болгон сиңирүү чоку жоготуусу 33 дБ/кмге чейин жетет.
Бул гидроксид иондору кайдан келет? Гидроксид иондорунун көптөгөн булактары бар. Биринчиден, оптикалык булаларды өндүрүү үчүн колдонулган материалдар нымдуулукту жана гидроксид кошулмаларын камтыйт, аларды чийки затты тазалоо процессинде алып салуу кыйын жана акырында оптикалык булаларда гидроксид иондору түрүндө калат; Экинчиден, оптикалык булаларды өндүрүүдө колдонулган суутек жана кычкылтек кошулмалары аз өлчөмдө нымдуулукту камтыйт; Үчүнчүдөн, химиялык реакциялардын натыйжасында оптикалык булаларды өндүрүү процессинде суу пайда болот; Төртүнчүдөн, сырткы абанын кириши суу буусун алып келет. Бирок, өндүрүш процесси азыр бир топ деңгээлге жетти жана гидроксид иондорунун курамы оптикалык булаларга тийгизген таасирин этибарга албай коюуга мүмкүн болбогондой төмөн деңгээлге чейин төмөндөдү.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 23-октябры