Ключевые слова: германийсиликатное стекло, докритическая и сверхкритическая вода, травление, оптоволоконная рефлектометрия
Методами оптоволоконной рефлектометрии (ОВР) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) исследованы особенности травления одномодового оптического кварцевого волокна с германийсиликатной сердцевиной в до- и сверхкритической воде. Показано, что более высокая скорость травления германийсиликатной сердцевины волокна по сравнению со скоростью травления кварцевой оболочки вызывает образование на торце волокна «колодца», глубина которого растет со временем травления. Временная зависимость сигнала ОВР носит колебательный характер, что вызвано интерференционными эффектами при отражении излучения используемого в ОВР светодиода от торца волокна в процессе его травления (углубления «колодца»). Интерференционный характер сигнала ОВР позволил прямо измерить скорость травления торца волокна при изменении давления и температуры воды в различных фазовых состояниях — газовой фазе, жидкой фазе и сверхкритическом состоянии. При этом минимальная измеренная скорость травления германийсиликатной сердцевины (при 200 °C и 54 атм) составила 10-3 нм/с, а максимальная скорость (при 400 °C и 246 атм) составила ~30 нм/с. Зависимость скорости травления от температуры носит аррениусовский характер с энергией активации 58 ± 3 кДж/моль. На поздних стадиях травления сигнал ОВР перестает быть регулярным, колебательным и становится нерегулярным, шумовым, что вызвано формированием дефектов различного пространственного масштаба, которые отчетливо проявляются на СЭМ изображениях.