Фото- и термоиндуцированные реакции с участием водорода в волоконных световодах с высокой концентрацией германия в сердцевине

Методом спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) исследованы механизмы фото- и термоиндуцированных реакций с участием молекул H₂ в германосиликатных волоконных световодах с молярной концентрацией GeO₂ в сердцевине 22% (ВС1) и 97% (ВС2) после их насыщения молекулярным водородом при давлениях 150 МПа (1500 атм). Механизмы фотореакций изучались в широком диапазоне длин волн воздействующего лазерного излучения (244, 333, 354, 361 и 514 нм), а термоиндуцированные реакции – при нагреве световода до 500°С. Установлено, что основной механизм образования водородсодержащих дефектов, имеющих полосы КР с максимумами на частотах 700, 750, 2190, 3600 и 3680 см^-1, связан с разрывом регулярных связей ≡Ge – O – Ge≡ или ≡Ge – O – Si≡ и c образованием гидридных и гидроксильных групп =GeH₂ (700, 750), ≡Ge – H (2190), ≡GeO – H (3600) и ≡SiO – H (3680 см^-1). Обнаружены особенности этих реакций, проявляющиеся в световодах ВС1 или ВС2. Так, только в световодах ВС1 в фотоиндуцированных реакциях наблюдается образование гидроксильных групп ≡Si – OH. И только в световодах ВС2 обнаружено появление нанокластеров германия в результате их отжига при сравнительно низкой температуре (~500°С) и дефектов ≡GeO – H и ≡Ge – H – при возбуждении длинноволновым лазерным излучением с длиной волны 514 нм.