DD153677A1 - METHOD FOR CHANGING THE BREAKING INDEX OF THIN GLASS LAYERS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aenderung des Brechungsindex von duennen Glasschichten durch Implantation von Ionen. Moegliche Anwendungsgebiete des Verfahrens sind die Herstellung optischer Wellenleiter beliebiger Form, optischer Verbindungen, optischer Koppler und Linsen sowie Bauelemente der integrierten Optik (Filter, Weichen u.ae.). Mit der Erfindung soll ein Verfahren geschaffen werden, mit dem es moeglich ist, sehr hohe Aenderungen des Brechungsindex in duennen Schichten von Glaesern zu erreichen, wobei beliebige Formen des Brechungindexgradienten moeglich sein sollen und die amorphe Struktur des Glases erhalten bleibt.Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von sehr hohen Aenderungen des Brechumgsindex in duennen Glasschichten gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Ionen der Metalloide (z.B. Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor u.ae.) in die Glasoberflaeche implantiert werden, anschliessend eine Bestrahlung mit ionisierender Strahlung (z.B. Roentgen- oder Gammastrahlung) erfolgt, welche zu atomaren Metalloidatomen fuehrt, die im folgenden durch eine thermische Behandlung Verbindungen (z.B. Carbide, Nitride, Phosphide bzw. Oxicarbide, Oxinitride, Oxiphosphide) mit hohem Brechungsindex eingehen. Dabei kann durch Wahl der Implantationsbedingungen jedes beliebige Brechungsindexprofil eingestellt werden. Die thermische Behandlung erfolgt weit unterhalb der Kristallisationstemperatur des Glases. Mit dem Verfahren ist es moeglich Aenderungen des Brechungsindex bis etwa 20% zu erzielen.The invention relates to a method for changing the refractive index of thin glass layers by implantation of ions. Possible fields of application of the method are the production of optical waveguides of any shape, optical connections, optical couplers and lenses as well as components of the integrated optics (filters, switches and the like). The object of the invention is to provide a method with which it is possible to achieve very high refractive index changes in thin layers of glasses, wherein any forms of the refractive index gradient should be possible and the amorphous structure of the glass is maintained Production of very high changes in the Brechumgsindex found in thin glass layers, which is characterized in that ions of metalloids (eg carbon, nitrogen, phosphorus, etc.) are implanted in the glass surface, then irradiation with ionizing radiation (eg Roentgen or Gamma radiation), which leads to atomic metalloid atoms, which subsequently undergo compounds (for example carbides, nitrides, phosphides or oxicarbides, oxinitrides, oxiphosphides) having a high refractive index by a thermal treatment. In this case, any refractive index profile can be adjusted by selecting the implantation conditions. The thermal treatment takes place far below the crystallization temperature of the glass. With the method, it is possible to achieve changes in the refractive index to about 20%.
Description
-1- 22 A 6 85-1- 22 A 6 85
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung des Brechungsindex von dünnen Glasschichten durch Implantation von Ionen. Mögliche Anwendungsgebiete des Verfahrens sind die Herstellung optischer Wellenleiter beliebiger Form, optischer Verbindungen, optischer Koppler und Linsen sowie Bauelemente der integrierten Optik (Filter, Weichen u. ä.).The invention relates to a method for changing the refractive index of thin glass layers by implantation of ions. Possible fields of application of the method are the production of optical waveguides of any shape, optical connections, optical couplers and lenses as well as components of the integrated optics (filters, switches and the like).
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Die Herstellung von optischen Bauelementen und Bauelementen der integrierten Optik auf der Basis der Ionenimplantation besitzt gegenüber anderen Verfahren eine große Zahl von Vorteilen (Miniaturisierung, exakte Vorgabe von Dotierungstiefe und Dotierungsmenge, niedrige Dämpfungswerte usw.). Die unterschiedlichen Verfahrensweisen wurden in der Literatur bereits beschrieben [Proceed. IEEE 66 (1978) 744]. Bei all diesen Verfahren der Implantation von Ionen vergrößert sich der Brechungsindex der oberflächennahen Schichten des Glases durch Dichteänderungen im Bereich des nuklearen Energieverlustes. Es zeigt sich, daß im allgemeinen jedoch nur Brechungsindexänderungen von 1- % erreicht werden. Unter besonderen Bedingungen sind Änderungen bis etwa 8..„9 % möglich.The production of optical components and components of integrated optics based on ion implantation has a large number of advantages over other methods (miniaturization, exact specification of doping depth and doping quantity, low attenuation values, etc.). The different procedures have already been described in the literature [Proceed. IEEE 66 (1978) 744]. In all of these methods of ion implantation, the refractive index of the near-surface layers of the glass increases by density changes in the area of nuclear energy loss. It turns out, however, that only refractive index changes of 1 % are generally achieved. Under special conditions, changes of up to 8 .. "9 % are possible.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, Gläser mit höherem Brechungsindex bereitzustellen und damit eine weitere Optimierung optischer Bauelemente zu ermöglichen.The aim of the invention is to provide glasses with a higher refractive index and thus to enable a further optimization of optical components.
- 2 - 2 2 4 6 8 5- 2 - 2 2 4 6 8 5
V/esen der ErfindungV / esen the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, sehr hohe Änderungen des Brechungsindex in dünnen Schichten von Gläsern zu erreichen, wobei beliebige Formen des Brechungsindexgradienten möglich sein sollen und die amorphe Struktur des Glases erhalten bleibtThe invention has for its object to provide a method with which it is possible to achieve very high changes in the refractive index in thin layers of glasses, wherein any forms of the refractive index gradient should be possible and the amorphous structure of the glass is maintained
Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von sehr hohen Änderungen des Brechungsindex in dünnen Glasschichten gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Ionen der Metalloide (z. B. Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor u. ä.) in die Glasoberfläche implantiert werden, anschließend eine Bestrahlung mit ionisierender Strahlung (z. B. Röntgen- oder Gammastrahlung) erfolgt, welche zu atomaren Metalloidatomen führt, die im folgenden durch eine thermische Behandlung. Verbindungen (z. B. Carbide, nitride, Phosphide bzw. Oxicarbide, Oxinitride, Oxiphosphide) mit hohem Brechungsindex eingehen. Dabei kann durch Wahl der Implantationsbedingungen jedes beliebige Brechungsindexprofil eingestellt v/erden. Die thermische Behandlung erfolgt weit unterhalb der Kristallisationstemperatur des Glases There has been found a method of producing very high refractive index changes in thin glass layers characterized by implanting ions of the metalloids (e.g., carbon, nitrogen, phosphorous, and the like) into the glass surface followed by irradiation with ionizing radiation (for example X-ray or gamma radiation), which leads to atomic metalloid atoms, which are subsequently treated by thermal treatment. Compounds (for example, carbides, nitrides, phosphides or oxicarbides, oxynitrides, oxiphosphides) with high refractive index. In this case, any desired refractive index profile can be set by selecting the implantation conditions. The thermal treatment takes place far below the crystallization temperature of the glass
Mit dem Verfahren ist. es möglich, Änderungen des Brechungsindex bis etwa. 20 % zu erzielen. With the procedure is. It is possible to change the refractive index to about. 20%.
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Erfindung wird durch folgende Ausführungsbeispiele noch näher erläutert, Y/obei die Erfindung aber nicht auf diese Beisuiele beschränkt ist.The invention will be explained in more detail by the following embodiments, but the invention is not limited to these examples.
- 3 - 2 2 4 6 8 5- 3 - 2 2 4 6 8 5
Eine Kieselglasscheibe mit einem Brechungsindex von 1,45852 wird mit Stickstoffionen einer Energie vonA silica glass disk with a refractive index of 1.45852 is converted to an energy of nitrogen ions with nitrogen ions
-10 ρ-10 ρ
50 keV und einer Dosis von 1 · 10 Ionen/cm implantiert. Anschließend erfolgt eine Gammabestrahlung mit einer Dosis von 1Cr rd. Die folgende Temperung (bei 600 0C für 20 min) führt zu einem Brechungsindex von 1,66184· Dieses bedeutet eine Änderung des Brechungsindexes um 13,94 %. Das Profil der Brechungsindexänderung ist etwa gaußförmig. Die höchste Brechungsindexänderung wird in einem Abstand von der Oberfläche gemessen, der identisch mit der mittleren projezierten Reichweite der Stickstoffionen unter den gegebenen experimentellen Bedingungen ist. In diesem Fall etwa in einer Tiefe von 0,124/um.50 keV and a dose of 1 x 10 4 ions / cm implanted. Subsequently, a gamma irradiation with a dose of 1Cr rd. The following annealing (at 600 0 C for 20 min) leads to a refractive index of 1.66184 · This means a change in the refractive index by 13.94%. The refractive index change profile is approximately Gaussian. The highest refractive index change is measured at a distance from the surface that is identical to the average projected coverage of the nitrogen ions under the given experimental conditions. In this case, about at a depth of 0.124 / um.
Eine Glasplatte, wie im Beispiel 1, wird mit Stickstoff ionen einer Energie von 100 keV und einer DosisA glass plate, as in Example 1, with nitrogen ions of an energy of 100 keV and a dose
17 217 2
von 1 · 10 ' Ionen/cm implantiert. Anschließend erfolgt eine Röntgenbestrahlung mit einer Dosis von 10 rd und eine thermische Behandlung bei 700 0C für 10 min. Es wird ein Brechungsindex von 1,67435 erzielt, der um 14,8 % höher ist als der des Ausgangsglases.of 1 x 10 'ions / cm implanted. This is followed by X-ray irradiation at a dose of 10 ° C. and thermal treatment at 700 ° C. for 10 minutes. It achieves a refractive index of 1.67435, which is 14.8 % higher than that of the starting glass.
Eine Glasplatte, wie im Beispiel 1, wird mit Stickstoff· ionen einer Energie von 50 keV und einer Dosis vonA glass plate, as in example 1, is treated with nitrogen ions of an energy of 50 keV and a dose of
<j Q ρ<j Q ρ
1 · 10 Ionen/cm implantiert. Es erfolgte anschließend eine Gammabestrahlung von 10 rd und. eine thermische Behandlung bei 800 0C für 35 min. Der erzielte Brechungsindex von 1,7325 ist um 18,78 % höher als der des Ausgangsglases.Implanted 1 × 10 4 ions / cm. There was then a gamma irradiation of 10 rd and. a thermal treatment at 800 0 C for 35 min. The achieved refractive index of 1.7325 is 18.78 % higher than that of the starting glass.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD22468580A DD153677A1 (en) | 1980-10-22 | 1980-10-22 | METHOD FOR CHANGING THE BREAKING INDEX OF THIN GLASS LAYERS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD22468580A DD153677A1 (en) | 1980-10-22 | 1980-10-22 | METHOD FOR CHANGING THE BREAKING INDEX OF THIN GLASS LAYERS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD153677A1 true DD153677A1 (en) | 1982-01-27 |
Family
ID=5526848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD22468580A DD153677A1 (en) | 1980-10-22 | 1980-10-22 | METHOD FOR CHANGING THE BREAKING INDEX OF THIN GLASS LAYERS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD153677A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2646155A1 (en) * | 1989-04-19 | 1990-10-26 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | PROCESS FOR THE PREPARATION OF A LAYER PREVENTING DIFFUSION OF ALKALINE METAL |
-
1980
- 1980-10-22 DD DD22468580A patent/DD153677A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2646155A1 (en) * | 1989-04-19 | 1990-10-26 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | PROCESS FOR THE PREPARATION OF A LAYER PREVENTING DIFFUSION OF ALKALINE METAL |
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