Optik tolalarni ishlab chiqarishda ishlatiladigan material yorug'lik energiyasini yutishi mumkin. Optik tolali materiallardagi zarrachalar yorug'lik energiyasini yutgandan so'ng, ular tebranish va issiqlik hosil qiladi va energiyani tarqatadi, natijada yutilish yo'qotiladi.Ushbu maqolada optik tolali materiallarning yutilish yo'qotilishi tahlil qilinadi.
Biz materiya atomlar va molekulalardan, atomlar esa atom yadrolari va yadrodan tashqari elektronlardan iboratligini bilamiz, ular atom yadrosi atrofida ma'lum bir orbitada aylanadi. Bu xuddi biz yashayotgan Yerga, shuningdek, Venera va Mars kabi sayyoralarga o'xshaydi, ularning barchasi Quyosh atrofida aylanadi. Har bir elektron ma'lum miqdorda energiyaga ega va ma'lum bir orbitada joylashgan yoki boshqacha qilib aytganda, har bir orbita ma'lum bir energiya darajasiga ega.
Atom yadrosiga yaqinroq bo'lgan orbital energiya darajalari pastroq, atom yadrosidan uzoqroq bo'lgan orbital energiya darajalari esa yuqoriroq.Orbitalar orasidagi energiya darajasi farqining kattaligi energiya darajasi farqi deb ataladi. Elektronlar past energiya darajasidan yuqori energiya darajasiga o'tganda, ular mos keladigan energiya darajasi farqida energiyani yutishlari kerak.
Optik tolalarda, ma'lum bir energiya darajasidagi elektronlar energiya darajasi farqiga mos keladigan to'lqin uzunligidagi yorug'lik bilan nurlantirilganda, past energiyali orbitallarda joylashgan elektronlar yuqori energiya darajasiga ega orbitallarga o'tadi.Bu elektron yorug'lik energiyasini yutadi, natijada yorug'likning yutilishiga olib keladi.
Optik tolalarni ishlab chiqarish uchun asosiy material bo'lgan kremniy dioksidi (SiO2) yorug'likni o'zi yutadi, biri ultrabinafsha yutilish, ikkinchisi infraqizil yutilish deb ataladi. Hozirgi vaqtda optik tolali aloqa odatda faqat 0,8-1,6 μm to'lqin uzunligi oralig'ida ishlaydi, shuning uchun biz faqat ushbu ishchi sohadagi yo'qotishlarni muhokama qilamiz.
Kvarts shishasida elektron o'tishlar natijasida hosil bo'lgan yutilish cho'qqisi ultrabinafsha mintaqasida taxminan 0,1-0,2 mkm to'lqin uzunligini tashkil qiladi. To'lqin uzunligi oshgani sayin uning yutilishi asta-sekin kamayadi, ammo ta'sirlangan maydon keng bo'lib, 1 mkm dan yuqori to'lqin uzunliklariga etadi. Biroq, UB yutilishi infraqizil mintaqada ishlaydigan kvarts optik tolalariga kam ta'sir qiladi. Masalan, 0,6 mkm to'lqin uzunligidagi ko'rinadigan yorug'lik mintaqasida ultrabinafsha yutilishi 1 dB/km ga yetishi mumkin, bu 0,8 mkm to'lqin uzunligida 0,2-0,3 dB/km gacha kamayadi va 1,2 mkm to'lqin uzunligida atigi 0,1 dB/km ga teng.
Kvarts tolasining infraqizil yutilish yo'qotilishi materialning infraqizil mintaqadagi molekulyar tebranishi natijasida hosil bo'ladi. 2 μm dan yuqori chastota diapazonida bir nechta tebranish yutilish cho'qqilari mavjud. Optik tolalardagi turli xil qo'shimcha elementlarning ta'siri tufayli kvarts tolalari uchun 2 μm dan yuqori chastota diapazonida past yo'qotish oynasi bo'lishi mumkin emas. 1,85 μm to'lqin uzunligidagi nazariy chegara yo'qotilishi ldB/km ni tashkil qiladi.Tadqiqotlar natijasida, kvarts oynasida muammo tug'diradigan ba'zi "vayronkor molekulalar", asosan mis, temir, xrom, marganets va boshqalar kabi zararli o'tish metall aralashmalari mavjudligi aniqlandi. Bu "yovuzlar" yorug'lik nuri ostida ochko'zlik bilan yorug'lik energiyasini o'zlashtiradilar, sakrab-sakrab yurib, yorug'lik energiyasining yo'qolishiga olib keladi. "Muammo keltirib chiqaruvchi" omillarni yo'q qilish va optik tolalarni ishlab chiqarishda ishlatiladigan materiallarni kimyoviy tozalash yo'qotishlarni sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.
Kvarts optik tolalaridagi yana bir yutilish manbai gidroksid (OH-) fazasidir. Gidroksidning tolaning ishchi zonasida uchta yutilish cho'qqisiga ega ekanligi aniqlandi, ular 0,95 μm, 1,24 μm va 1,38 μm. Ular orasida 1,38 μm to'lqin uzunligidagi yutilish yo'qotilishi eng og'ir bo'lib, tolaga eng katta ta'sir ko'rsatadi. 1,38 μm to'lqin uzunligida, tarkibida atigi 0,0001 bo'lgan gidroksid ionlari tomonidan hosil qilingan yutilish cho'qqisining yo'qotilishi 33dB/km gacha yetadi.
Bu gidroksid ionlari qaerdan keladi? Gidroksid ionlarining ko'plab manbalari mavjud. Birinchidan, optik tolalarni ishlab chiqarishda ishlatiladigan materiallar namlik va gidroksid birikmalarini o'z ichiga oladi, ularni xom ashyoni tozalash jarayonida olib tashlash qiyin va oxir-oqibat optik tolalarda gidroksid ionlari shaklida qoladi; Ikkinchidan, optik tolalarni ishlab chiqarishda ishlatiladigan vodorod va kislorod birikmalari oz miqdorda namlikni o'z ichiga oladi; Uchinchidan, optik tolalarni ishlab chiqarish jarayonida kimyoviy reaksiyalar natijasida suv hosil bo'ladi; To'rtinchisi, tashqi havoning kirishi suv bug'ini keltirib chiqaradi. Biroq, ishlab chiqarish jarayoni endi sezilarli darajada rivojlandi va gidroksid ionlarining miqdori optik tolalarga ta'sirini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lgan darajada past darajaga tushirildi.
Nashr vaqti: 2025-yil 23-oktabr