DE69919369T2

DE69919369T2 - Optisches wellenleiterarray und herstellungsmethode

Info

Publication number: DE69919369T2
Application number: DE69919369T
Authority: DE
Inventors: Kiyotaka Nara-shi MIURA; Yuki Nara-shi KONDO; Kazuyuki Soraku-gun HIRAO
Original assignee: Central Glass Co Ltd; Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2019-01-30
Also published as: JPH11231151A; EP1116965A4; JP3349422B2; WO1999041625A1; EP1116965A1; EP1116965B1; US6640039B1; DE69919369D1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Wellenleiterarray, das die Struktur aufweist, daß eine Mehrzahl von Domänen bzw. Bereichen, wo eine charakteristische Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm gemeinsam mit einer Änderung eines Brechungsindex absinkt bzw. abnimmt, kontinuierlich in Innenteilen eines Materials ausgebildet werden, und auf ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Wellenleiterarrays.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein optisches Wellenleiterarray, das optische Fasern in einem Substrat installiert aufweist, wird als Mittel für digitale und/oder Bilddaten in einem optischen Kommunikationssystem verwendet. Eine konventionelle optische Faser hat die Struktur, daß ein Kern mit einem höheren Brechungsindex mit einer Plattierschicht umgeben ist. Aufgrund dieser Struktur wiederholt einfallendes Licht, welches zu der optischen Faser mit einem Winkel kleiner als einer numerischen Apertur (NA) emittiert wird, eine Gesamtreflexion bzw. Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen dem Kern und der Plattierschicht, um Bilddaten zu einem Auslaß der optischen Faser zu übertragen.
Jedoch Licht, welches zu dem optischen Wellenleiterarray mit einem Einfallswinkel größer als einen Wert entsprechend der numerischen Apertur (NA) emittiert wird, führt keine Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen dem Kern und der Plattierschicht durch, sondern wandert durch die Plattierschicht zu einer benachbarten optischen Faser. Licht, das zu der Plattierschicht emittiert wird, wandert auch durch die Plattierschicht und den Kern und erreicht die gegenüberliegende Seite. So bewirkt das ungünstige Wandern ein Auftreten eines sogenannten "cross-talk" ("Kreuzkopplung"), daß das Licht in das Teil wandert, wo ein Wandern ursprünglich verboten sein sollte, was in einem häufigen Auftreten von Fehlern bei einer Übertragung von digitalen Daten und in einer Verringerung eines Kontrasts ebenso wie in einer Verschlechterung eines Bilds in dem Fall einer Übertragung von Bilddaten resultiert.
Eine Kreuzkopplung kann durch ein Vorsehen eines Lichtabsorbers zwischen optischen Fasern eines optischen Wellenleiterarrays unterdrückt werden, um Lecklicht zu absorbieren, wie dies in JP 1-180180A und JP 3-38963A geoffenbart ist. In einem derartigen optischen Wellenleiterarray (wie dies in 1 gezeigt ist) ist jeder Kern 1a mit einer Plattierschicht 1b und einer Licht-absorbierenden Schicht 1c umgeben, eine Mehrzahl von optischen Fasern 1 ist gemeinsam als Bündel 2 verbunden, und jedes Bündel 2 ist individuell zwischen Substraten 3, wie Glas, eingeschlossen. Da leckendes bzw. Lecklicht durch die Licht-absorbierende Schicht 1c getrennt wird, wird ein Bild nicht in bezug auf den Kontrast während dem Wandern verschlechtert, so daß ein Bildsensor, der fähig ist, Bilddaten mit einer hohen Auflösung zu lesen, angeboten wird.
Jedoch gibt es Beschränkungen betreffend das Material der Licht-absorbierenden Schicht 1c, da die optische Faser 1, welche mit der Licht-absorbierenden Schicht 1c bedeckt ist, in bezug auf einer Anhaftung an Glas gut sein sollte. Zusätzlich ist ein sehr kompliziertes Verfahren aufgrund einer Ausbildung der Licht-absorbierenden Schicht 1c ebenso wie einer Anhaftung von gebündelten optischen Fasern 1 an den Substraten 3 erforderlich.
Darüber hinaus offenbart das Europäische Patent Nr. 0797112A eine Herstellung eines optischen Wellenleiters durch Bestrahlung einer Glasprobe mit einem Laserstrahl, der an einem Brennpunkt in einem Innenteil der Glasprobe kondensiert ist, um teilweise einen Brechungsindex an dem Brennpunkt zu erhöhen. In diesem Verfahren wird ein Quarz- oder Fluoridglas mit einem kondensierten bzw. gebündelten Laserstrahl bestrahlt, um einen optischen Wellenleiter auszubilden. Eine Herstellung eines optischen Wellenleiterfelds bzw. -arrays wird während einer Entwicklung antizipiert bzw. vorweggenommen, so daß das Verfahren eine Ausbildung von optischen Wellenleitern in einem Array- bzw. Feldzustand ermöglichen. Jedoch induziert die kondensierte Bestrahlung mit dem Laserstrahl lediglich eine Änderung eines Brechungsindex, wobei jedoch die Kreuzkopplung immer noch nicht gelöst ist. Folglich werden Bilddaten in einem verschlechterten Zustand mit schlechtem Kontrast übermittelt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt auf eine Eliminierung der oben erwähnten Probleme ab. Ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines neuen optischen Wellenleiterarrays zur Verfügung zu stellen, das die Innenstruktur aufweist, daß eine Vielzahl von Bereichen bzw. Domänen, wo eine Änderung eines Bre chungsindex ebenso wie ein Absenken von charakteristischer Absorption in einem längeren Wellenlängenbereich bzw. Bereich längerer Wellenlänge auftritt, kontinuierlich durch Bestrahlung eines Glases, welches ein absorbierendes Material mit charakteristischer Absorption in dem längeren Wellenlängenbereich besitzt, mit einem gepulsten Laserstrahl ausgebildet wird, der an einem Brennpunkt, der in inneren Teilen des Glases voreingestellt ist, kondensiert bzw. gesammelt bzw. gebündelt ist.
Ein optisches Wellenleiterarray, das durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, umfaßt eine Glasmatrix, enthaltend ein absorbierendes Material mit einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm, und eine Mehrzahl von Domänen bzw. Bereichen, wo eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie ein Absenken bzw. eine Verringerung der charakteristischen Absorption in einer Wellenlänge größer als 360 nm aufgrund eines Übergangs des absorbierenden Materials auftreten, der durch Bestrahlung mit einem gepulsten Laserstrahl bewirkt wird, welcher an einem Brennpunkt kondensiert wird, der in inneren Teilen eines Glases vorab festgelegt bzw. eingestellt wird bzw. ist, wird kontinuierlich in der Matrix ausgebildet. Das absorbierende Material kann eines oder mehrere aus Metall-Mikroteilchen bzw. -partikeln, Halbleiter-Mikroteilchen, Übergangsmetallionen, Seltenerdionen und Anionen sein.
Das optische Wellenleiterarray wird wie folgt hergestellt: ein gepulster Laserstrahl mit einer Energie, die fähig ist, eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie eine Absenkung bzw. Verringerung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm zu bewirken, wird auf ein Glas, enthaltend ein absorbierendes Material mit einer charakteristischen Absorption in dem Wellenlängenbereich länger als 360 nm in einer derartigen Weise emittiert, daß ein Brennpunkt des gepulsten Laserstrahls zu einem Innenteil des Glases eingestellt ist. Eine derartige Bestrahlung wird fortgesetzt, während relativ der Brennpunkt in dem Glas so verschoben wird, um eine kontinuierliche Domäne bzw. einen Bereich auszubilden, wo eine Änderung des Brechungsindex ebenso wie eine Verringerung der charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich von länger als 360 nm in dem Innenteil des Glases auftreten. Eine derartige Domäne dient als ein optischer Wellenleiter. Nachdem der Brennpunkt relativ in einer Richtung senkrecht zu der kontinuierlichen Domäne verschoben wurde, wird dieselbe Bestrahlung wiederholt, um eine Mehrzahl von optischen Wellenleitern auszubilden.
Wenn ein Glas, enthaltend ein absorbierendes Material mit einer charakteristischen Absorption in einem Bereich längerer Wellenlänge mit einem gepulsten Laserstrahl bestrahlt wird, der an einem Brennpunkt kondensiert bzw. gesammelt wird, der in einem Innenteil des Glases vorab festgelegt wurde, treten eine Änderung des Brechungsindex ebenso wie ein Übergang des absorbierenden Materials an dem Brennpunkt auf. Ein derartiges absorbierendes Material, wie Metall-Mikroteilchen, Halbleiter-Mikroteilchen, Übergangsmetallionen, Seltenerdionen und Anionen, haben eine charakteristische Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm. Kondensierte Bestrahlung mit dem gepulsten Laserstrahl verändert auch eine Anzahl von Metall-Mikropartikeln oder Halbleiter-Mikropartikeln und eine Größe oder Transformation der Mikroteilchen bzw. -partikel. So verändert die kondensierte Strahlung auch die Valenz, Koordination und Integration eines Übergangsmetallions, Seltenerdions oder Anions.
Beispielsweise werden, wenn ein Glas, welches Metall-Mikroteilchen oder Halbleiter-Mikroteilchen darin dispergiert, mit einem kondensierten gepulsten Laserstrahl bestrahlt wird, die Mikroteilchen in der Anzahl verringert, in der Größe verkleinert oder in einer Glasmatrix gelöst oder ionisiert.
Eine Abwesenheit der Mikroteilchen aufgrund einer derartigen Auflösung oder Ionisierung bewirkt eine Absenkung eines Absorptionskoeffizienten auf denselben Wert wie jener eines Glases, das frei von einer Dispersion der Mikroteilchen ist, verglichen mit einem Niveau vor einer Bestrahlung. Eine Änderung der Mikroteilchen in der Größe bewirkt eine Änderung einer Absorptionswellenlänge, d. h. eine Verringerung eines Absorptionskoeffizienten verglichen mit einem Niveau vor einer Bestrahlung.
Ein Teil, das einer kondensierten Bestrahlung unterworfen wird, erhöht seinen Brechungsindex verglichen mit dem anderen Teil, welches nicht der kondensierten Bestrahlung unterworfen wurde, aufgrund einer strukturellen Neuanordnung, die durch die kondensierte Bestrahlung bewirkt wird, so daß eine Struktur eines optischen Wellenleiters in dem Glas gebildet wird. Wenn ein Laserstrahl für eine Übertragung von Bilddaten mit einer Wellenlänge, die auf einen Wellenlängenbereich einer charakteristischen Absorption eingestellt ist, zu dem bearbeiteten Glas emittiert wird, wandert der Laserstrahl entlang des optischen Wellenleiters mit einer hohen Effizienz, da ein Absorptionskoeffizient an dem Brennpunkt abgesenkt wird, während das andere Teil seinen ursprünglichen Absorptionskoeffizienten vor der kondensierten Bestrahlung beibehält. Zusätzlich wird Licht, das aus dem Wellenleiter (dem bestrahlten Teil) leckt, in dem nicht bestrahlten Teil gefangen, um ein Auftreten von Fehlern bei einer Datenübertragung zu inhibieren. Folglich können Bilddaten mit einer hohen Auflösung ohne Verschlechterung des Kontrastes ausgelesen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die ein konventionelles Array aus optischen Fasern illustriert.
2 ist eine Ansicht zum Erläutern einer Bestrahlung von einem Glas, das eine charakteristische Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm aufweist, mit einem gepulsten Laserstrahl, der an einem Brennpunkt kondensiert bzw. gebündelt ist, der in einem inneren Teil des Glases vorab festgelegt bzw. eingestellt wurde.
3A ist eine perspektivische Ansicht, die ein optisches Wellenleiterarray illustriert, das durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
3B ist eine Schnittansicht, die dasselbe optische Wellenleiterarray illustriert.
4 ist eine schematische Ansicht, die ein optisches Wellenleiterarray illustriert, das eine Struktur aufweist, wobei eine Mehrzahl von Domänen, wo eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie eine Verringerung von charakteristischer Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm auftritt, kontinuierlich in einem Glas mit einer charakteristischen Absorption in dem Wellenlängenbereich länger als 360 nm ausgebildet wird.
5 ist eine schematische Ansicht, die ein optisches Wellenleiterarray illustriert, das eine Struktur aufweist, wobei eine Mehrzahl von Domänen, wo eine Änderung eines Brechungsindex auftritt, kontinuierlich in einem Glas ohne charakteristische Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm ausgebildet wird.
6A ist ein Graph, der ein Absorptionsspektrum eines Glases, das Au Mikroteilchen darin an einem Teil dispergiert, das mit einem kondensierten Laserstrahl bestrahlt ist, im Vergleich mit einem nicht bestrahlten Teil zeigt.
6B ist ein Graph, der ein Absorptionsspektrum eines Glases, das Cu Mikroteilchen darin an einem Teil dispergiert, das mit einem kondensierten Laserstrahl bestrahlt ist, im Vergleich mit einem nicht bestrahlten Teil zeigt.
6C ist ein Graph, der ein Absorptionsspektrum eines Glases, das Ag Mikroteilchen darin an einem Teil dispergiert, das mit einem kondensierten Laserstrahl bestrahlt ist, im Vergleich mit einem nicht bestrahlten Teil zeigt.
BEVORZUGTE AUSBILDUNGEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Metall-Mikroteilchen bzw. -partikel, die in einem Glas für ein optisches Wellenleiterarray zu dispergieren sind, können Au, Ag, Cu oder Pt sein. Halbleiter-Mikroteilchen können CdS, CdSe, CdTe, CuCl, CuBr, ZnS oder ZnSe sein. Diese Mikroteilchen können alleine oder in Kombination in einem Glas dispergiert bzw. verteilt sein.
Eine kondensierte bzw. gebündelte Bestrahlung eines Glases, enthaltend ein Übergangsmetallion, Seltenerdmetallion oder -Anion mit einem gepulsten Laserstrahl induziert eine Änderung einer Ionenvalenz bzw. -wertigkeit, einem Koordinationsstatus, einem integrierten Status und dgl. Eine charakteristische Absorption vor der Bestrahlung wird aufgrund einer derartigen Änderung eliminiert oder abgesenkt. Die kondensierte bzw. gebündelte Bestrahlung mit dem gepulsten Laserstrahl bildet eine optische Wellenleiterstruktur bzw. Struktur eines optischen Wellenleiters, daß ein Brechungsindex an dem bestrahlten Teil höher als ein Wert an dem nicht bestrahlten Teil ist, in einem Innenteil des Glases. Ein Wandern eines Lichtsignals entlang des optischen Wellenleiters (des bestrahlten Teils) wird mit einer hohen Effizienz durchgeführt und ein Auftreten von Fehlern in einer Datenübertragung wird durch ein Einfangen eines Strahl verhindert, der aus dem optischen Wellenleiter in das nicht bestrahlte Teil leckt. Folglich wird eine optische Vorrichtung, die fähig ist, Bilddaten mit hoher Auflösung ohne Verschlechterung des Kontrastes zu lesen, angeboten.
Eines oder mehrere aus Cu²⁺, V³⁺, V⁴⁺, Ti³⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Mn³⁺, Cr³⁺, Cr⁶⁺ und Mo⁴⁺ können als Übergangsmetallion in einem Glas inkludiert sein. Eines oder mehrere aus Pr³⁺, Nd³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺, Dy³⁺, Ho³⁺, Er³⁺, Tm³⁺, Yb³⁺, Ce³⁺, Sm²⁺, Eu²⁺ und Yb²⁺ können als Seltenerdion in dem Glas inkludiert sein. Eines oder mehrere aus OH^–, O^2– oder F^– können als Anion in dem Glas inkludiert sein.
Ein Wellenleiter wird durch Emittieren eines gepulsten Lasers auf ein Glas, enthaltend ein absorbierendes Material mit einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm in der Weise, daß ein Brennpunkt des gepulsten Laserstrahls vorab in einem inneren Teil des Glases festgelegt bzw. eingestellt wird, und ein relatives Verschieben des Brennpunkts in dem Innenteil des Glases ausgebildet, um eine kontinuierliche Domäne auszubilden, wo eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie eine Absenkung bzw. Verringerung einer charakteristischen Absorption in der Wellenlänge länger als 360 nm auftreten.
Wenn ein Glas enthaltend ein absorbierendes Material mit einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich kürzer als 360 nm mit einem gepulsten Laserstrahl bestrahlt wird, würde im Gegenteil ein leckendes Signallicht einer Wellenlänge allgemein länger als 360 nm nicht in einer nicht bestrahlten Glasmatrix absorbiert werden, was in einer Kreuzkopplung resultiert. Weiters wird eine Absenkung der charakteristischen Absorption, die für einen Wellenleiter effektiv ist, kaum realisiert werden, da das Glas selbst oft eine charakteristische Absorption in dem Wellenlängenbereich kürzer als 360 nm aufweist. Jedoch kann ein Glas, enthaltend ein absorbierendes Material, für eine Herstellung eines optischen Wellenleiterfelds bzw. -arrays verfügbar sein, sofern kondensierte Bestrahlung mit einem gepulsten Laserstrahl eine Absenkung der charakteristischen Absorption des absorbierenden Materials in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm induziert, unter der Voraussetzung, daß ein Schwanz der Absorption einen Wellenlängenbereich länger als 360 nm überlappt, selbst wenn ein Peak der charakteristischen Absorption kürzer als 360 nm ist, und daß das Glas, enthaltend das absorbierende Material, einen höheren Absorptionskoeffizienten in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm aufweist, verglichen mit einem Glas, welches das absorbierende Material nicht enthält.
Ein gepulster Laserstrahl mit einer Energie, die ausreichend ist, um eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm zu induzieren, wird für eine Ausbildung eines Wellenleiters verwendet, obwohl die Energie von einer Art eines Glases abhängt. Eine Spitzenleistung des gepulsten Laserstrahls wird durch eine Leistung (W) dargestellt bzw. repräsentiert, welche ein Wert einer Ausgabeenergie (J) pro Puls, dividiert durch eine Pulsbreite (Sekunde) ist, und eine Spitzenleistungsdichte wird durch einen Wert (W/cm²) einer Spitzenleistung pro Einheitsfläche (cm²) repräsentiert.
Eine Spitzenleistungsdichte ist vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 10⁵–10¹⁵ W/cm² an einem Brennpunkt, um eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenbereich länger als 360 nm zu induzieren. Wenn die Spitzenleistungsdichte kleiner als 10⁵ W/cm² ist, tritt eine Änderung eines Brechungsindex und eine Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm kaum an dem Brennpunkt auf. Wenn die Spitzenleistungsdichte 10¹⁵ W/cm² im Gegensatz übersteigt, treten andererseits eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm in ungünstiger Weise an dem anderen Teil mit Ausnahme des Brennpunkts auf. Nebenbei ist es praktisch schwierig, einen Laserstrahl mit einer exzessiv hohen Energie zu emittieren.
Wenn ein Glas mit einem gepulsten Laserstrahl mit derselben Spitzenleistungsdichte bestrahlt wird, ist die Möglichkeit zum Induzieren einer Änderung eines Brechungsindex ebenso wie einer Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm bei einer schmäleren Pulsbreite des gepulsten Laserstrahls intensiviert. In diesem Sinne ist eine enge bzw. schmale Pulsbreite besser. Wenn ein Glas mit einem gepulsten Laserstrahl mit einer zu großen Pulsbreite bestrahlt wird, ist eine Emission eines gepulsten Laserstrahls mit einer exzessiv bzw. übermäßig hohen Energie erforderlich, um die ähnliche Spitzenleistungsdichte zu erreichen wie diejenige eines gepulsten Laserstrahls mit enger Pulsbreite. Eine Aufbringung einer derartigen großen Energie bewirkt ein Zerbrechen des Glases. Wenn ein Glas mit einem gepulsten Laserstrahl mit einer Wellenlänge in einem Absorptionswellenlängenbereich des Glases bestrahlt wird, wird die Intensität des gepulsten Laserstrahls schwächer, wenn sich der gepulste Laserstrahl in dem Glas entlang seiner Tiefenrichtung bewegt. Jedoch gibt es keinerlei spezielle Beschränkungen betreffend die Wellenlänge eines gepulsten Laserstrahls, sofern eine Energie mit einer vorbestimmten Spitzenleistungsdichte auf ein Teil eines Glases aufgebracht wird, von welchem eine Ausbildung eines optischen Wellenleiters erwartet wird.
Ein gepulster Laserstrahl mit engerer bzw. schmälerer Pulsbreite, d. h. einer größeren Wiederholungsgeschwindigkeit ist für eine Ausbildung einer glatten Wellenleiterstruktur bevorzugt, um einen ersten Puls, und dann einen zweiten Puls in einer möglichst kurzen Zeitdauer aufzubringen. In diesem Sinn ist eine Wiederholungsgeschwindigkeit bzw. -rate eines gepulsten Laserstrahls 10 kHz oder mehr (vorzugsweise 100 kHz oder mehr).
Ein gepulster Laserstrahl mit zu kleiner Wiederholungsrate ist bzw. wird diskret auf ein Glas ohne eine Induktion einer Änderung eines Brechungsindex emittiert, die für eine Ausbildung eines kontinuierlichen optischen Wellenleiters erforderlich ist. Glas kann kontinuierlicher Bestrahlung mit einem gepulsten Laserstrahl unterworfen werden, indem eine Relativgeschwindigkeit eines Glases oder eines Brennpunkts abgesenkt wird. Jedoch würde, da ein zweiter Puls in einem überlappenden Zustand nach einem Ablauf einer vorbe stimmten Zeitdauer bzw. -periode von einer Aufbringung eines ersten Pulses aufgebracht wird, ein Teil, wo der erste Puls eine Änderung eines Brechungsindex induziert hat, in ungünstiger Weise durch eine Aufbringung bzw. Anwendung des zweiten Pulses deformiert werden. Eine derartige Deformation bzw. Verformung bewirkt eine zerklüftete Struktur eines optischen Wellenleiters.
Ein oberer Grenzwert einer Wiederholungsrate ist unbestimmt bzw. unbegrenzt, und ein gepulster Laserstrahl, der unbegrenzt ähnlich kontinuierlichem Licht ist, kann verwendet werden. Jedoch wird eine Energie pro Puls schwächer, wenn die Wiederholungsrate ansteigt. In diesem Sinn ist der obere Grenzwert der Wiederholungsrate praktisch unter Berücksichtigung eines Schwellwerts bestimmt, welcher eine Änderung eines Brechungsindex in einem Glas ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm induziert, im Vergleich mit einer Ausgabe eines gepulsten Laserstrahls, der zu emittieren ist.
Wenn ein Glas mit einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm mit einem gepulsten Laserstrahl in der Weise bestrahlt wird, daß ein Brennpunkt des gepulsten Laserstrahls in einem inneren Teil des Glases voreingestellt ist, wird eine Menge an Licht, die für ein Induzieren einer Änderung eines Brechungsindex ebenso wie für einen Übergang eines absorbierenden Materials notwendig ist (d. h. die charakteristische Absorption bewirkt), nicht an dem anderen Teil, mit der Ausnahme des Brennpunkts, gewonnen. Folglich ist eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm selektiv auf den Brennpunkt begrenzt, während das Glas seinen ursprünglichen Brechungsindex und einen ursprünglichen Zustand des absorbierenden Materials an dem anderen Teil mit Ausnahme des Brennpunkts (einem nicht bestrahlten Teil) beibehält. Aufgrund einer derartigen selektiven Reformation bzw. Umwandlung bzw. Verbesserung wird eine optische Wellenleiterstruktur in einem inneren Teil des Glases ausgebildet.
Ein gepulster Laserstrahl 5, der von einer Lichtquelle emittiert wird, wird durch eine Sammellinse 8 oder dgl. so kondensiert bzw. gesammelt bzw. gebündelt, um seinen Brennpunkt 6 an einem inneren Teil eines Glases 7 zu positionieren, wie dies in 2 gezeigt ist. Eine Domäne, wo eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm auftritt, ist bzw. wird kontinuierlich in dem Innenteil des Glases 7 durch ein relatives Verschieben des Brennpunkts 6 in dem Glas 7 ausgebildet. Eine Relativbewegung des Brennpunkts 6 in Bezug auf das Glas 7 kann durch ein kontinuierliches Verschieben des Glases 7 in Bezug auf den Brennpunkt 6 des gepulsten Laserstrahls 5, ein kontinuierliches Verschieben des Brennpunkts in dem Glas 7 oder ein Verschieben des Brennpunkts 6 als auch dem Glas durchgeführt werden.
Da die Domäne, wo eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption auftritt, kontinuierlich in dem inneren Teil des Glases 7 ausgebildet ist bzw. wird, dient eine derartige Domäne als ein optischer Wellenleiter 11 (wie dies in 3 gezeigt ist). Ein Kerndurchmesser des optischen Wellenleiters 11 wird durch den Brennpunktabstand der Sammellinse 6 gesteuert bzw. geregelt.
Ein Glassubstrat 7 mit einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm wird für eine Herstellung eines optischen Wellenleiterfelds bzw. -arrays verwendet, das ein Profil, das in 3A gezeigt ist, und einen Querschnitt aufweist, der in 3B gezeigt ist.
Ein erster optischer Wellenleiter 11 wird in einem ersten Schritt ausgebildet, wobei ein Brennpunkt 6 eines gepulsten Laserstrahls 5 relativ in einem inneren Teil eines Glases 7 verschoben wird. Der Brennpunkt 6 wird dann an einer anderen Position unterschiedlich von einem ursprünglichen Punkt des ersten optischen Wellenleiters 11 wieder angeordnet und in dem inneren Teil des Glases 7 entlang einer Richtung parallel zu dem ersten Wellenleiter 11 verschoben, um einen zweiten optischen Wellenleiter 12 in einem zweiten Schritt auszubilden. Ein Neuanordnen und Verschieben des Brennpunkts 6 werden danach auf dieselbe Weise wiederholt, um ein optisches Wellenleiterarray 10 auszubilden, umfassend eine Mehrzahl von optischen Wellenleiter 11, 12 ..., die jeweils parallel zueinander sind. Das Innenteil (bestrahlte Teil) des Glases 7, wo die optischen Wellenleiter 11, 12 ... ausgebildet sind, verändert seinen Brechungsindex und seine Verringerung der charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm ab, während das andere Teil 19 (nicht bestrahltes Teil) seinen ursprünglichen Brechungsindex ohne Absenkung einer charakteristischen Absorption beibehält.
Wenn ein Laserstrahl für eine Übertragung von Bilddaten mit Wellenlängen, die in einem Wellenlängenbereich vorbestimmt sind, der der charakteristischen Absorption des nicht bestrahlten Teils 19 (Glasmatrix) entspricht, zu dem Wellenlängenarray 10 emittiert wird, bewegt sich der einfallende Strahl durch die optischen Wellenleiter 11, 12 ... hoher Leistung, da ein Absorptionskoeffizient an dem bestrahlten Teil (entsprechend dem Brennpunkt 6) abgesenkt bzw. verringert ist, während das nicht bestrahlte Teil 19 seinen ursprünglichen Absorptionskoeffizienten beibehält. Der Laserstrahl, der aus den optischen Wellenleitern 11, 12 ... leckt, wird in dem nicht bestrahlten Teil 19 gefangen. Als ein Ergebnis können die Bilddaten mit hoher Auflösung ohne ein Auftreten einer Kreuzkopplung ausgelesen werden, welche Datenfehler oder ein Absenken bzw. Verschlechtern des Kontrastes bewirkt.
Beispiel 1 (Herstellung eines optischen Wellenleiterarrays aus einem Glas, das Au Mikroteilchen darin dispergiert)
SiO₂, B₂O₃, Na₂Co₃ und Sb₂O₅ Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, und eine wäßrige Chlor-Gold-Säurelösung wurde zu der pulverförmigen Mischung zugefügt, um eine Glaszusammensetzung aus 72 Gew.-Teilen SiO₂, 18 Gew.-Teilen B₂O₃, 10 Gew.-Teilen Na₂O, 4 Gew.-Teilen Sb₂O₃ und 0,02 Gew.-Teilen Au herzustellen.
Die pulverige Mischung (400 g) wurde in einen Pt Tiegel mit 300 cm³ Kapazität gegeben und unter Neigebedingungen 2 Stunden bei 1450°C in der offenen Luft geschmolzen. Die gleichmäßige Glasschmelze wurde zu einem Blatt mit 5 mm Dicke durch Formen desselben in einer Messingform bzw. einem Stempel geformt und dann abgekühlt. Das erhaltene Glasblatt wurde bei 450°C zum Entfernen von Spannung vergütet bzw. getempert.
Das Glasblatt wurde in einen Elektroofen, der mit 5°C/min aufgeheizt wurde, eingebracht und 8 Stunden bei 700°C gehalten, und dann als solches in dem Ofen gekühlt, um Au Mikroteilchen in dem Glas auszufällen. Das Glas wurde dunkelrot aufgrund einer Ausfällung von Au Mikroteilchen gefärbt. Nachdem das wärmebehandelte Glas getrimmt und geschliffen wurde, wurde eine parallelepipedische Probe mit 10 mm Länge, 10 mm Breite und 2 mm Dicke aus bzw. von dem Glasblatt geschnitten.
Die Probe wurde durch Absorptionsspektralanalyse überprüft. Ihre Permeabilität gegenüber Licht einer Wellenlänge kürzer als 580 nm war 0%.
Die Glasprobe 7 wurde in eine elektromotorische Stufe montiert, die fähig war, sich entlang von X-, Y- und Z-Richtungen zu bewegen, und mit einem gepulsten Laserstrahl 5 in der Weise bestrahlt, daß ein Brennpunkt 6 des gepulsten Laserstrahls 5 auf ein Innenteil der Glasprobe 7 durch eine Sammellinse 8 eingestellt war. Der Brennpunkt 6 wurde in bezug auf die Glasprobe 7 entlang der Z-Richtung (entsprechend einer optischen Achse des Laserstrahls 5) verschoben, ohne Bewegung des Brennpunkts 6 entlang der X- und Z-Richtung. Ein gepulster Laserstrahl 5 (800 nm Wellenlänge, Pulsbreite 1,5 × 10^–13 Sekunden, eine Wiederholungsrate von 200 kHz und eine durchschnittliche Leistung von 500 mW), der von einem Ti-Saphir-Laser, der mit einem Argonlaser angeregt wurde, oszilliert wurde, wurde als der gepulste Laserstrahl 5 verwendet.
Der Anstieg eines Brechungsindex um 0,01 am Brennpunkt 6 wurde durch Beobachtung der bestrahlten Glasprobe 5 erkannt. Eine Änderung eines Brechungsindex ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm trat in einem sehr kurzen Zeitraum in der Größenordnung von Nanosekunden bis Picosekunden auf.
Die Glasprobe 7 und/oder der Brennpunkt 6 wurden relativ entlang der Z-Richtung (einer optischen Achse) verschoben, um eine gerade Domäne (d. h. einen ersten optischen Wellenleiter 11) mit einem erhöhten Brechungsindex auszubilden, welche in einem Innenteil der Glasprobe 7 ausgebildet wurde.
Eine Ausbildung des optischen Wellenleiters 11 wurde durch tatsächliches Emittieren eines Laserstrahls mit 800 nm Wellenlänge auf die Glasprobe 7 und Detektieren der Bewegung des Laserstrahls nur durch die Domäne bestätigt, wo eine Änderung eines Brechungsindex aufgetreten ist. Ein Nahfeldbild an der Auslaßseite ergab, daß die optische Führungswelle 11 einen Querschnitt von 15 μm im Durchmesser (Kerndurchmesser) hatte. 6A zeigt ein Meßergebnis eines Absorptionsspektrums des optischen Wellenleiters 11. Es wird aus 6A erkannt, daß der optische Wellenleiter 11 durch eine Domäne definiert war, wo ein Absorptionskoeffizient in einem Wellenlängenbereich von etwa 580–400 nm der durch die Au-Mikroteilchen bewirkt war, abgesenkt war und das dunkle Rot verschwunden war. Andererseits war eine Änderung einer Permeabilität nicht an dem nicht bestrahlten Teil 19 detektiert.
Ein Kerndurchmesser des optischen Wellenleiters 11 wurde durch ein Verändern einer Brennweite der Sammellinse 8 gesteuert bzw. geregelt. In dem Fall, wo die Glasprobe 7 mit einem anderen gepulsten Laserstrahl unterschiedlicher Wellenlänge (z. B. 1,3 μm oder 1,55 μm in einem Wellenlängenbereich für kommerzielle Kommunikation) anstelle des gepulsten Laserstrahls 5 mit 800 nm bestrahlt wurde, wurden die selbe Änderung eines Brechungsindex ebenso wie dieselbe Absenkung der charakteristischen Absorption bei einer Wellenlänge länger als 360 nm ebenfalls detektiert.
Nachdem die Glasprobe 7 von einer Bestrahlung mit dem gepulsten Laserstrahl 5 abgeschirmt wurde, wurden die Glasprobe 7 und/oder der Brennpunkt 6 neuerlich angeordnet. Die Glasprobe 7 und/oder der Brennpunkt 6 wurden dann entlang einer Richtung parallel zu dem ersten optischen Wellenleiter 11 verschoben, um einen zweiten optischen Wellenleiter 12 auszubilden. Eine Wiederanordnung und ein Verschieben der Glasprobe 7 und/oder des Brennpunktes 6 wurden wiederholt, um ein optisches Wellenleiterarray 10 auszubilden, das die Struktur aufweist, daß eine Mehrzahl von optischen Wellenleitern 11, 12 parallel zueinander angeordnet wird und mit einem nicht bestrahlten Teil 19 umgeben ist, welches seinen ursprünglichen Brechungsindex ohne Veränderung einer charakteristischen Absorption beibehalten hat.
Das optische Wellenleiterfeld bzw. -array 10, das auf diese Weise erhalten wurde, wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung eines Laserstrahls von 550 nm Wellenlänge zu erforschen. Es wurde bestätigt, daß das optische Wellenleiterarray einen extrem hohen Kontrast ohne Kreuzkopplung im Vergleich mit einem optischen Wellenleiterarray erbrachte, welches unter Verwendung einer Änderung eines Brechungsindex nur gemäß dem unten erwähnten Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde.
Beispiel 2 (Herstellung eines optischen Wellenleiterarrays aus einem Glas, in dem Cu-Mikroteilchen dispergiert sind)
SiO₂, B₂O₃, Na₂CO₃, Cu₂O, SnO Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, um eine Glaszusammensetzung von 72 Gewichtsteilen SiO₂, 20 Gewichtsteilen B₂O₃, 8 Gewichtsteilen Na₂O, 0,5 Gewichtsteilen Cu und 0,25 Gewichtsteilen SnO herzustellen.
Die pulverige Mischung (400 g) wurde mit einer Wärme geschmolzen und in ein Blatt von 6 mm Dicke auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 geformt. Das Glasblatt wurde bei 450°C getempert, um Spannungen zu lösen. Das getemperte Glasblatt wurde in einen Elektroofen gegeben, mit 5°C/min aufgeheizt, 4 Stunden bei 650°C gehalten und dann so gekühlt, daß in dem Ofen Cu-Mikroteilchen in der Glasmatrix ausfällen. Das Glasblatt wurde aufgrund der Ausfällung von Cu-Mikroteilchen rot gefärbt. Nachdem das wärmebehandelte Glasblatt getrimmt bzw. geschnitten und geschliffen wurde, wurde eine Probe mit 10 mm Länge, 10 mm Breite und 4 mm Dicke aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Probe wurde durch Absorptionsspektralanalyse überprüft. Ihre Permeabilität gegenüber Licht einer Wellenlänge von kürzer als 620 nm war 0%.
Die Glasprobe 7 wurde mit einem kondensierten bzw. gebündelten gepulsten Laserstrahl 5 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bestrahlt. Eine Erhöhung eines Brechungsindex um 0,01 am Brennpunkt 6 wurde durch Beobachtung der bestrahl ten Glasprobe 7 detektiert. Eine Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm wurde auch in Beispiel 2 festgestellt trotz einer sehr kurzen Bestrahlung in der Größenordnung von Nanosekunden oder Picosekunden. Ein gerader optischer Wellenleiter 11 wurde in einem Innenteil der Glasprobe 7 durch ein kontinuierliches Verschieben der Glasprobe 7 und/oder des Brennpunktes 6 entlang der Z-Richtung (einer optischen Achse) ausgebildet.
Ein Nahfeldbild an der Auslaßseite zeigte, daß der gebildete optische Wellenleiter 11 einen Querschnitt von 15 μm im Durchmesser (Kerndurchmesser) hatte. 6B zeigt ein Meßergebnis eines Absorptionsspektrums des optischen Wellenleiters 11. 6B weist die Ausbildung einer Domäne nach, wo ein Absorptionskoeffizient in einem Wellenlängenbereich von etwa 620 bis 400 nm, bewirkt durch Cu-Mikroteilchen, abgesunken ist und die rote Farbe verschwunden ist. Andererseits wurde eine Veränderung der Permeabilität auf dem nicht bestrahlten Teil 19 nicht detektiert.
Zweite und folgende Wellenleiter 12 ... wurden auf dieselbe Weise wie Beispiel 1 hergestellt nach einer Ausbildung des ersten optischen Wellenleiters 11, um ein optisches Wellenleiterarray (in 4 gezeigt) auszubilden, das die Struktur aufweist, daß eine Mehrzahl von optischen Wellenleitern 11, 12 ... parallel zueinander angeordnet wird und mit dem nicht bestrahlten Teil 19 umgeben ist, welches seinen ursprünglichen Brechungsindex ohne Absenkung einer charakteristischer Absorption beibehalten hat. Das optische Wellenleiterarray 10, das auf diese Weise erhalten wurde, wurde bei einem Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung eines Laserstrahls von 530 nm Wellenlänge zu untersuchen. Es wurde bestätigt, daß das optische Wellenleiterarray einen extrem hohen Kontrast verglichen mit einem optischen Wellenleiterarray (unten erwähntes Vergleichsbeispiel 1) erbrachte, welches lediglich unter Verwendung einer Brechungsindexänderung hergestellt wurde.
Beispiel 3 (Herstellung eines optischen Wellenleiterarrays aus einem Glas, das Ag-Mikroteilchen darin dispergiert aufweist)
SiO₂, CaCO₃, Na₂CO₃, Ag₂O, SnO Rohmaterialien wurden gewogen und vermischt, um eine Glaszusammensetzung aus 72 Gewichtsteilen SiO₂, 20 Gewichtsteilen CaO, 8 Gewichtsteilen Na₂O, 0,4 Gewichtsteilen Ag, 0,2 Gewichtsteilen SnO auszubilden.
Die pulverige Mischung (400 g) wurde in einen Pt-Tiegel mit 300 cm³ Kapazität gegeben und unter einer Neigebedingung 2 Stunden bei 1450°C in der offenen Luft geschmolzen. Eine gleichmäßige Glasschmelze wurde zu einem Blatt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 geformt. Das Glasblatt wurde dann in einen Elektroofen gegeben, mit 5°C/min aufgeheizt, 4 Stunden bei 550°C gehalten und dann als solches in dem Ofen abgekühlt, um Ag-Mikroteilchen auszufällen. Das Glasblatt war aufgrund der Ausfällung von Ag-Mikroteilchen gelb gefärbt.
Nachdem das wärmebehandelte Glasblatt getrimmt bzw. geschnitten und geschliffen wurde, wurde eine Glasprobe von 10 mm Länge, 10 mm Breite und 3 mm Dicke aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Glasprobe wurde durch Absorptionsspektralanalyse überprüft. Ihre Permeabilität gegenüber einem Laserstrahl mit einer Wellenlänge kürzer als 420 nm war 0%.
Die Glasprobe 7 wurde mit einem kondensierten bzw. gebündelten gepulsten Laserstrahl 5 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bestrahlt. Ein Anstieg eines Brechungsindex um 0,01 am Brennpunkt 6 wurde durch Beobachtung der bestrahlten Glasprobe 7 erkannt. Ein gerader optischer Wellenleiter 11 wurde in einem Innenteil der Glasprobe 7 durch relative Bewegung der Glasprobe 7 oder des Brennpunktes 6 entlang einer Richtung ausgebildet. Eine Änderung eines Brechungsindex an dem Brennpunkt 6 ebenso wie eine Absenkung der charakteristischen Absorption wurden auch in einem sehr kurzen Zeitraum in der Größenordnung von Nanosekunden oder Picosekunden durchgeführt.
Die Ausbildung des optischen Wellenleiters 11 wurde durch ein tatsächliches Emittieren eines Laserstrahls mit 800 nm Wellenlänge und ein Beobachten der Bewegung des Laserstrahls lediglich durch eine Domäne erkannt, wo eine Änderung des Brechungsindex aufgetreten ist. Ein Nahfeldbild zeigte bzw. wies nach, daß der optische Wellenleiter 11 einen Querschnitt von 15 μm im Durchmesser (Kerndurchmesser) hatte. 6C zeigt ein Meßergebnis eines Absorptionsspektrums des optischen Wellenleiters 11. Eine Absenkung eines Absorptionskoeffizienten in einem Wellenlängenbereich von etwa 420 bis 360 nm, bewirkt durch Ag-Mikroteilchen, ist in 6C festgehalten, und daher war die Domäne nicht mit gelb getönt. Andererseits wurde eine Änderung einer Permeabilität auf dem nicht bestrahlten Teil 19 nicht detektiert.
Zweite und folgende Wellenleiter 12 ... wurden parallel zu dem optischen Wellenleiter 11 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet, um ein optisches Wellenleiterarray herzustellen bzw. auszubilden. Das optische Wellenleiterarray wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung eines Laserstrahls von 420 nm zu untersuchen. Als ein Ergebnis erbrachte das optische Wellenleiterarray einen extrem hohen Kontrast verglichen mit einem optischen Wellenleiterarray (unten erwähntes Vergleichsbeispiel 2), welches lediglich eine Änderung eines Brechungsindex verwendet.
Beispiel 4 (Herstellung eines optischen Wellenleiterarrays aus einem Glas, das Pt-Mikroteilchen darin dispergiert)
SiO₂, B₂O₃, Na₂CO₃, Sb₂O₃ Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, und eine wäßrige Platinchloridlösung wurde zu der pulverigen Mischung zugefügt, um eine Glaszusammensetzung aus 72 Gewichtsteilen SiO₂, 18 Gewichtsteilen B₂O₃, 10 Gewichtsteilen Na₂O, 2 Gewichtsteilen Sb₂O₃, 0, 05 Gewichtsteilen Pt herzustellen.
Die pulverige Mischung (400 g) wurde in einen Pt-Tiegel gegeben und unter einer Neigebedingung 2 Stunden bei 145O°C in der offenen Luft geschmolzen. Eine gleichmäßige Glasschmelze wurde in ein Glasblatt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 geformt. Das Glasblatt wurde in einen Elektroofen gegeben, mit 5°C/min aufgeheizt, 4 Stunden bei 600°C gehalten und dann als solches in dem Ofen gekühlt, um Pt-Mikroteilchen auszufällen. Das Glasblatt war aufgrund der Ausfällung der Pt-Mikroteilchen grau gefärbt. Nachdem das Glasblatt getrimmt und geschliffen wurde, wurde eine Probe von 10 mm Länge, 10 mm Breite und 4 mm Dicke aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Glasprobe wurde durch Absorptionsspektralanalyse überprüft. Ihre Permeabilität gegenüber sichtbarem Licht von 750–400 nm ist auf einem relativ niedrigen Niveau von 20% im Durchschnitt.
Die Glasprobe 7 wurde dann mit einem gebündelten gepulsten Laserstrahl 5 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bestrahlt. Eine Erhöhung eines Brechungsindex um 0,01 am Brennpunkt 6 wurde durch Beobachtung der bestrahlten Glasprobe 7 erkannt. Ein gerader optischer Wellenleiter 11 wurde in einem Innenteil der Glasprobe 7 durch eine Relativbewegung der Glasprobe 7 oder des Brennpunktes 6 entlang einer Richtung ausgebildet. Eine Änderung eines Brechungsindex an dem Brennpunkt 6 ebenso wie eine Absenkung der charakteristischen Absorption wurden in einer sehr kurzen Zeitdauer in einer Größenordnung von Nanosekunden oder Picosekunden auch in diesem Fall durchgeführt.
Eine Ausbildung des optischen Wellenleiters 11 wurde durch ein tatsächliches Emittieren eines Laserstrahls von 800 nm Wellenlänge auf die Glasprobe 7 und ein Beobachten einer Bewegung des Laserstrahls lediglich durch eine Domäne erkannt, wo eine Änderung des Brechungsindex aufgetreten ist. Ein Nahfeldbild wies nach, daß der optische Wellenleiter 11 einen Querschnitt von 15 μm im Durchmesser (Kerndurchmesser) hatte. Eine Absenkung eines Absorptionskoeffizienten in einem Wellenlängenbereich von etwa 750–400 nm, bewirkt durch Pt-Mikroteilchen, wurde aus einem Meßergebnis eines Absorptionsspektrums erkannt und die Domäne war nicht mit grau getönt bzw. schattiert. Andererseits wurde eine Ände rung einer Permeabilität nicht auf dem nicht bestrahlten Teil 19 detektiert.
Zweite und folgende optische Wellenleiter 12 ... wurden parallel zu dem ersten optischen Wellenleiter 11 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet, um ein optisches Wellenleiterfeld (gezeigt in 4) auszubilden. Das optische Wellenleiterfeld bzw. -array wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung eines Laserstrahls von 600 nm Wellenlänge zu untersuchen. Als ein Ergebnis erbrachte der optische Wellenleiter einen extrem hohen Kontrast verglichen mit einem optischen Wellenleiter (unten erwähntes Vergleichsbeispiel 2), welcher lediglich eine Änderung eines Brechungsindex verwendete.
Beispiel 5 (Herstellung eines optischen Wellenleiterarrays aus einem Glas, in dem CuCl-Mikroteilchen dispergiert sind)
SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, Li₂CO₃, Na₂CO₃, K₂CO₃, CuCl und SnO Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, um eine Glaszusammensetzung von 65 Gewichtsteilen SiO₂, 6 Gewichtsteilen Al₂O₃, 17 Gewichtsteilen Ba₂O₃, 4 Gewichtsteilen Li₂O, 4 Gewichtsteilen Na₂O, 4 Gewichtsteilen K₂O, 0,5 Gewichtsteilen CuCl und 0,2 Gewichtsteilen SnO auszubilden.
Die pulverige Mischung (400 g) wurde in einen Pt-Tiegel mit 300 cm³ Kapazität eingebracht und unter einer Neigebedingung 2 Stunden bei 1450°C in offener Luft geschmolzen. Eine gleichmäßige Glasschmelze wurde in ein Glasblatt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 geformt. Das Glasblatt wurde in einen Elektroofen gegeben, mit 5°C/min aufgeheizt, 4 Stunden bei 550°C gehalten und dann als solches in dem Ofen abgekühlt, um CuCl-Mikroteilchen auszufällen. Nachdem das Glasblatt getrimmt und geschliffen wurde, wurde eine Glasprobe mit 10 mm Länge, 10 mm Breite und 4 mm Dicke aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Glasprobe wurde durch Absorptionsspektralanalyse überprüft. Ihre Permeabilität gegenüber Licht mit einer Wellenlänge von kürzer als 380 nm war 0%.
Die Glasprobe 7 wurde dann mit einem kondensierten gepulsten Laserstrahl 5 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bestrahlt. Ein Anstieg eines Brechungsindex um 0,01 am Brennpunkt 6 wurde durch Beobachtung der bestrahlten Glasprobe 7 erkannt. Ein gerader optischer Wellenleiter 11 wurde in einem Innenteil der Glasprobe 7 durch eine Relativbewegung der Glasprobe 7 oder des Brennpunktes 6 entlang einer Richtung ausgebildet. Eine Veränderung eines Brechungsindex an dem Brennpunkt 6 ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption wurden in einer sehr kurzen Zeitdauer in der Größenordnung von Nanosekunden oder Picosekunden auch in diesem Fall durchgeführt.
Eine Ausbildung des optischen Wellenleiters 11 wurde durch ein tatsächliches Emittieren eines Laserstrahls von 800 nm Wellenlänge auf die Glasprobe 7 und ein Beobachten einer Bewegung des Laserstrahls lediglich durch eine Domäne erkannt, wo eine Änderung in dem Brechungsindex aufgetreten ist. Ein Nahfeldbild an einer Auslaßseite zeigte, daß der optische Wellenleiter 11 einen Querschnitt von 15 μm im Durchmesser (Kerndurchmesser) hatte. Eine Absenkung bzw. Verringerung eines Absorptionskoeffizienten in einem Wellenlängenbereich von etwa 360–380 nm, bewirkt durch CuCl-Mikroteilchen, wurde aus einem Meßergebnis eines Absorptionsspektrums erkannt. Andererseits wurde eine Änderung einer Permeabilität an dem nicht bestrahlten Teil 19 nicht detektiert.
Dieselbe Änderung des Brechungsindex ebenso wie dieselbe Absenkung der charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm wurden auch detektiert, wenn die Glasprobe 7 mit einer zweiten Harmonischen einer 400 nm Wellenlänge oder einem Laserstrahl mit 1,3 μm oder 1,55 μm in einem Wellenlängenbereich für eine kommerzielle Übertragung anstelle des Laserstrahls mit 800 nm Wellenlänge bestrahlt wurde.
Zweite und folgende optische Wellenleiter 12 ... wurden parallel zu dem ersten optischen Wellenleiter 11 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet, um ein optisches Wellenleiterarray (gezeigt in 4) herzustellen. Das optische Wellenleiterarray wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung eines Laserstrahls von 380 nm zu überprüfen. Als ein Ergebnis erbrachte das optische Wellenleiterarray einen extrem hohen Kontrast verglichen mit einem optischen Wellenleiterarray (unten erwähntes Vergleichsbeispiel 3), das lediglich eine Änderung eines Brechungsindex verwendet.
Beispiel 6 (Herstellung eines optischen Wellenleiters aus einem Glas, enthaltend Co²⁺ Ionen)
SiO₂, B₂O₃, Na₂O₃ und CoO Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, um eine Glaszusammensetzung von 72 Gewichtsteilen SiO₂, 20 Gewichtsteilen B₂O₃, 8 Gewichtsteilen Na₂O und 0,05 Gewichtsteilen CoO auszubilden. Die pulverige Mischung (400 g) wurde in einen Pt-Tiegel von 300 cm³ Kapazität gegeben und unter einer Neigebedingung 2 Stunden bei 1450°C in der offenen Luft geschmolzen. Eine gleichmäßige Glasschmelze wurde in eine Messingform gegossen und zu einem Blatt mit 6 mm Dicke geformt. Nachdem das Glasblatt gekühlt wurde, wurde es bei 450°C getempert, um Spannungen zu lösen. Nachdem das getemperte Glasblatt getrimmt und geschliffen wurde, wurde eine Glasprobe mit 10 mm Länge, 10 mm Breite und 2 mm Dicke aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Glasprobe wurde durch Absorptionsspektralanalyse überprüft. Ihre Permeabilität gegenüber Licht von 550 bis 700 nm war 0% aufgrund eines Einschlusses von Co²⁺, welches eine Absorptionsbande in einem Wellenlängenbereich von 550 bis 700 nm hat.
Die Glasprobe 7 wurde dann mit einem gebündelten gepulsten Laserstrahl 5 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bestrahlt. Ein Anstieg eines Brechungsindex von 0,01 am Brennpunkt 6 wurde durch Beobachtung der bestrahlten Glasprobe 7 erkannt. Ein gerader optischer Wellenleiter 11 wurde in einem Innenteil der Glasprobe 7 durch eine Relativbewegung der Glasprobe 7 oder des Brennpunktes 6 entlang einer Richtung ausgebildet. Eine Änderung eines Brechungsindex an dem Brennpunkt 6 ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption wurde in einer sehr kurzen Zeitdauer in der Größenordnung von Nanosekunden oder Picosekunden auch in diesem Fall durchgeführt.
Eine Ausbildung des optischen Wellenleiters 11 wurde durch ein tatsächliches Emittieren eines Laserstrahls mit 800 nm Wellenlänge auf die Glasprobe 7 und ein Beobachten der Bewegung des Laserstrahls lediglich durch eine Domäne beobachtet bzw. erkannt, wo eine Änderung des Brechungsindex aufgetreten ist. Ein Nahfeldbild an einer Auslaßseite zeigte bzw. wies nach, daß der optische Wellenleiter 11 einen Querschnitt von 15 μm im Durchmesser (Kerndurchmesser) hatte. Eine Absenkung eines Absorptionskoeffizienten in einem Wellenlängenbereich von etwa 700–550 nm, bewirkt durch Co²⁺ Ionen, wurde aus einem Meßergebnis des Absorptionsspektrums erkannt und die Domäne war nicht mit blau schattiert bzw. eingefärbt. Andererseits wurde eine Änderung einer Permeabilität an dem nicht bestrahlten Teil 19 nicht beobachtet.
Zweite und folgende optischen Wellenleiter 12 ... wurden parallel zu dem ersten optischen Wellenleiter 11 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet, um ein optisches Wellenleiterarray (gezeigt in 4) herzustellen. Das optische Wellenleiterarray wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung eines Laserstrahls von 650 nm Wellenlänge zu überprüfen. Das optische Wellenleiterarray erbrachte einen sehr hohen Kontrast verglichen mit einem optischen Wellenleiterarray (unten erwähntes Vergleichsbeispiel 1), das lediglich eine Brechungsindexänderung verwendet.
Beispiel 7 (Herstellung eines optischen Wellenleiterarray aus einem Glas, enthaltend Ni²⁺ Ionen)
SiO₂, B₂O₃, Na₂O₃ und NiO Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, um eine Glaszusammensetzung aus 72 Gewichtsteilen SiO₂, 20 Gewichtsteilen B₂O₃, 8 Gewichtsteilen Na₂O, 0,2 Gewichtsteilen NiO herzustellen. Die pulverige Mischung (400 g) wurde in einen Pt-Tiegel mit 300 cm³ Kapazität gegeben und unter einer Neigebedingung 2 Stunden bei 1450°C in der offenen Luft geschmolzen. Eine gleich mäßige Glasschmelze wurde in eine Pt-Form gegossen und zu einem Blatt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6 geformt. Nachdem das Glasblatt getrimmt und geschliffen war, wurde eine Probe mit 10 mm Länge, 10 mm Breite und 5 mm Dicke aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Glasprobe wurde durch Absorptionsspektralanalyse überprüft. Ihre Permeabilität gegenüber Licht von 450–550 nm war 0% aufgrund einer Inklusion bzw. eines Einschlusses von Ni²⁺, welches eine Absorptionsbande in einem Wellenbereich von 450–550 nm aufwies.
Die Glasprobe 7 wurde dann mit einem gebündelten gepulsten Laserstrahl 5 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bestrahlt. Ein Anstieg eines Brechungsindex um 0,01 am Brennpunkt 6 wurde durch Beobachtung der bestrahlten Glasprobe 7 erkannt. Ein gerader optischer Wellenleiter 11 wurde in einem Innenteil der Glasprobe 7 durch eine Relativbewegung der Glasprobe 7 oder des Brennpunktes 6 entlang einer Richtung ausgebildet. Eine Änderung eines Brechungsindex an dem Brennpunkt 6 ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption wurden in einer sehr kurzen Zeitdauer in der Größenordnung von Nanosekunden oder Picosekunden auch in diesem Fall durchgeführt.
Eine Ausbildung des optischen Wellenleiters 11 wurde durch ein tatsächliches Emittieren eines Laserstrahls mit 800 nm Wellenlänge auf die Glasprobe 7 und ein Beobachten des Laserstrahls lediglich durch eine Domäne erkannt, wo eine Änderung der Brechungsindex aufgetreten ist. Ein Nahfeldbild an einer Auslaßseite zeigte, daß der optische Wellenleiter 11 einen Querschnitt von 15 μm im Durchmesser (Kerndurchmesser) hatte. Eine Absenkung eines Absorptionskoeffizien ten in einem Wellenlängenbereich von etwa 650–450 nm, bewirkt durch Ni²⁺ Ionen, wurde aus den Meßergebnissen eines Absorptionsspektrums erkannt, und die Domäne war nicht mit braun schattiert. Andererseits wurde eine Änderung einer Permeabilität auf dem nicht bestrahlten Teil 19 nicht beobachtet.
Zweite und folgende optische Wellenleiter 12 ... wurden parallel zu dem ersten optischen Wellenleiter 11 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet, um ein optisches Wellenleiterarray (gezeigt in 4) herzustellen. Das optische Wellenleiterarray wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung eines Laserstrahls von 550 nm Wellenlänge zu überprüfen. Das optische Wellenleiterarray erbrachte einen extrem hohen Kontrast verglichen mit einem optischen Wellenleiterarray (unten erwähntes Vergleichsbeispiel 1), das lediglich eine Änderung eines Brechungsindex verwendete.
Beispiel 8 (Herstellung eines optischen Wellenleiterarrays aus einem Glas, enthaltend Pr³⁺ Ionen)
ZrF₄, BaF₂, LaF₃, AlF₃, NaF und PrF₃ Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, um eine Glaszusammensetzung aus 53 Mol-% ZrF₄, 20 Mol-% BaF₂, 4 Mol-% LaF₃, 3 Mol-% AlF₃, 20 Mol-% NaF und 1 Mol-% PrF₃ vorzubereiten.
Die pulverige Mischung (500 g) wurde in einen Pt-Tiegel mit 300 cm³ Kapazität gegeben und unter einer Neigebedingung 1 Stunde bei 900°C in einer Stickstoffatmosphäre geschmolzen. Die gleichmäßige Glasschmelze wurde in eine Messingform gegossen, zu einem Blatt von 5 mm Dicke geformt und dann gekühlt. Das Glasblatt, das auf diese Weise erhalten wurde, wurde bei 260°C getempert, um Spannungen zu lösen. Nachdem das getemperte Glasblatt getrimmt und geschliffen wurde, wurde eine Probe mit 10 mm Länge, 10 mm Breite und 3 mm Dicke aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Glasprobe wurde durch Absorptionsspektralanalyse überprüft. Ihre Permeabilität gegenüber Licht von 450–550 nm war 5%, aufgrund des Einschlusses von Pr³⁺, welches eine Absorptionsbande in einem Wellenlängenbereich von 450–550 nm hatte.
Die Glasprobe 7 wurde dann mit einem gebündelten gepulsten Laserstrahl 5 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bestrahlt. Ein Anstieg eines Brechungsindex um 0,01 am Brennpunkt 6 wurde durch eine Beobachtung der bestrahlten Glasprobe 7 erkannt. Ein gerader optischer Wellenleiter 11 wurde an einem Innenteil der Glasprobe 7 durch eine Relativbewegung der Glasprobe 7 oder des Brennpunktes 6 entlang einer Richtung ausgebildet. Eine Änderung eines Brechungsindex an dem Brennpunkt 6 ebenso wie eine Absenkung einer charakteristischen Absorption wurden auch in diesem Fall innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer in der Größenordnung von Nanosekunden oder Picosekunden ausgeführt.
Eine Ausbildung des optischen Wellenleiters 11 wurde durch ein tatsächliches Emittieren eines Laserstrahls von 800 nm Wellenlänge auf die Glasprobe 7 und ein Beobachten der Bewegung des Laserstrahls lediglich durch eine Domäne erkannt, wo eine Änderung des Brechungsindex aufgetreten ist. Ein Nahfeldbild an einer Auslaßseite wies nach, daß der optische Wellenleiter 11 einen Querschnitt von 15 μm im Durchmesser (Kerndurchmesser) hatte. Eine Absenkung eines Absorptionskoeffizienten in einem Wellenlängenbereich von etwa 550–450 nm, bewirkt durch Pr³⁺ Ionen, wurde aus einem Meßergebnis des Absorptionsspektrums erkannt, und die Domäne war nicht gelblich grün eingefärbt. Andererseits wurde eine Änderung einer Permeabilität an dem nicht bestrahlten Teil 19 nicht beobachtet bzw. detektiert.
Zweite und folgende Wellenleiter 12 ... wurden parallel zu dem ersten optischen Wellenleiter 11 auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet, um ein optisches Wellenleiterarray (gezeigt in 4) herzustellen. Das optische Wellenleiterarray wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung eines Laserstrahls von 500 nm Wellenlänge zu untersuchen. Das optische Wellenleiterfeld zeigte bzw. erbrachte einen extrem hohen Kontrast verglichen mit einem Wellenleiterarray (unten erwähntes Vergleichsbeispiel 4), das lediglich eine Änderung des Brechungsindex verwendete.
Vergleichsbeispiel 1
SiO₂, B₂O₃, Na₂O₃, Na₂O und Sb₂O₃ Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, um dieselbe Glasmatrix wie in Beispiel 1 auszubilden mit Ausnahme der Abwesenheit von Au (d. h. 72 Gewichtsteile SiO₂, 18 Gewichtsteile B₂O₃, 10 Gewichtsteile Na₂O und 4 Gewichtsteile Sb₂O₃). Die pulverige Mischung (400 g) wurde in einen Pt-Tiegel mit 300 cm³ Kapazität gegeben und unter einer Neigebedingung 2 Stunden bei 1450°C in der offenen Luft geschmolzen. Eine gleichmäßige Glasschmelze wurde in eine Messingform gegossen, zu einem Blatt mit 5 mm Dicke geformt und dann abgekühlt. Das auf diese Weise erhaltene Glasblatt wurde bei 450°C zum Lösen von Spannungen getempert. Nachdem das getemperte Glasblatt getrimmt und geschliffen wurde, wurde eine Glasprobe mit 4 mm Dicke aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Glasprobe wurde mit einem gebündelten gepulsten Laserstrahl unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 bestrahlt, um einen optischen Wellenleiter in einem Innenteil der Glasprobe auszubilden.
Eine Ausbildung einer Domäne 21 (gezeigt in 5), wo eine Änderung des Brechungsindex auftrat, wurde durch eine Beobachtung der bestrahlten Glasprobe erkannt. Eine derartige Änderung eines Brechungsindex wurde nicht auf einem nicht bestrahlten Teil 29 detektiert. Eine Mehrzahl von optischen Wellenleitern wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 ausgebildet, um ein optisches Wellenleiterarray herzustellen. Das optische Wellenleiterarray wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung von Licht bei 550 nm zu untersuchen. Aufgrund einer Kreuzkopplung war der Auslesekontrast sehr schwach verglichen mit Beispiel 1, da eine Änderung eines Brechungsindex lediglich für ein Auslesen ohne Verringerung bzw. Absenkung der charakteristischen Absorption effektiv war, die aus einer Valenzänderung von Au herstammte.
Vergleichsbeispiel 2
SiO₂, CaCO₃, Na₂CO₃ und SnO Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, um dieselbe Glasmatrix wie in Beispiel 3 auszubilden, mit der Ausnahme der Abwesenheit von Ag (d. h. 72 Gewichtsteile SiO₂, 20 Gewichtsteile CaO, 8 Gewichtsteile Na₂O und 0,2 Gewichtsteile SnO). Die pulverige Mischung (400 g) wurde in einen Pt-Tiegel mit 300 cm³ Kapazität gegeben und unter einer Neigebedingung 2 Stunden bei 1450°C in der offenen Luft geschmolzen. Eine gleichmäßige Glasschmelze wurde zu einem Blatt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3 gegossen. Nachdem das Glasblatt getrimmt und geschliffen war, wurde eine Glasprobe mit 3 mm Dicke aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Glasprobe wurde mit einem gebündelten gepulsten Laserstrahl unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 3 bestrahlt, um einen optischen Wellenleiter in einem Innenteil der Glasprobe auszubilden.
Eine Ausbildung einer Domäne 21 (gezeigt in 5), wo eine Änderung eines Brechungsindex auftrat, wurde durch eine Beobachtung der bestrahlten Glasprobe erkannt. Eine derartige Änderung eines Brechungsindex wurde nicht auf dem nicht bestrahlten Teil 29 detektiert bzw. festgestellt. Eine Mehrzahl von optischen Wellenleitern wurde in derselben Weise wie in Beispiel 3 ausgebildet, um ein optisches Wellenleiterarray herzustellen. Das optische Wellenleiterarray wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung von Licht bei 420 nm zu untersuchen. Der Auslesekontrast war sehr schwach verglichen mit Beispiel 3, da eine Änderung eines Brechungsindex nur für ein Auslesen ohne Absenkung der charakteristischen Absorption effektiv war.
Vergleichsbeispiel 3
SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, LiCO₃, Na₂O₃, K₂Co₃ und SnO Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, um dieselbe Glasmatrix wie in Beispiel 5 auszubilden, mit der Ausnahme einer Abwesenheit von CuCl-Mikroteilchen (d. h. 65 Gewichtsteile SiO₂, 6 Gewichtsteile Al₂O₃, 17 Gewichtsteile B₂O₃, 4 Gewichtsteile Li₂O, 4 Gewichtsteile Na₂O, 4 Gewichtsteile K₂O und 0,2 Gewichtsteile SnO). Die pulverige Mischung (400 g) wurde in einen Pt-Tiegel mit 300 cm³ Kapazität gegeben und unter einer Neigebedingung 2 Stunden bei 1450°C in der offenen Luft geschmolzen. Eine gleichmäßige Glasschmelze wurde zu einem Blatt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 5 gegossen. Nachdem das Blatt getrimmt und geschliffen war, wurde eine Glasprobe mit 4 mm Dicke aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Glasprobe wurde mit einem gebündelten gepulsten Laserstrahl unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 5 bestrahlt, um einen optischen Wellenleiter in einem Innenteil der Glasprobe auszubilden.
Eine Ausbildung einer Domäne 21 (gezeigt in 5), wo eine Änderung eines Brechungsindex auftrat, wurde durch eine Beobachtung der bestrahlten Glasprobe erkannt. Eine derartige Änderung des Brechungsindex wurde nicht an einem nicht bestrahlten Teil 29 detektiert. Eine Mehrzahl von optischen Wellenleitern wurde in derselben Weise wie in Beispiel 5 ausgebildet, um ein optisches Wellenleiterfeld herzustellen. Das optische Wellenleiterfeld bzw. -array wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung von Licht bei 380 nm zu untersuchen. Der Auslesekontrast war sehr schwach verglichen mit Beispiel 5, da eine Änderung eines Brechungsindex nur für ein Auslesen ohne Absenkung einer charakteristischen Absorption effektiv war.
Vergleichsbeispiel 4
Hochreine ZrF₄, BaF₂, LaF₃, AlF₃ und NaF Rohmaterialien wurden gewogen und miteinander vermischt, um dieselbe Glasmatrix wie in Beispiel 8 mit der Ausnahme der Abwesenheit von PrF₃ auszubilden (d. h. 53 Mol-% ZrF₄, 20 Mol-% BaF₂, 4 Mol-% LaF₃, 3 Mol-% AlF₃ und 20 Mol-% NaF). Die pulverige Mischung (400 g) wurde in einen Pt-Tiegel mit 300 cm³ Kapazität gegeben und unter einer Neigebedingung 2 Stunden bei 900°C in einer Stickstoffatmosphäre geschmolzen. Eine gleichmäßige Glasschmelze wurde in eine Messingform gegossen und zu einem Blatt mit 5 mm Dicke gegossen. Nachdem das Glasblatt abgekühlt wurde, wurde es bei 260°C zum Lösen von Spannungen getempert. Eine Glasprobe mit 3 mm Dicke analog zu Beispiel 8 wurde aus dem Glasblatt geschnitten.
Die Probe wurde mit einem gebündelten gepulsten Laserstrahl unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 8 bestrahlt, um einen optischen Wellenleiter in einem Innenteil der Glasprobe auszubilden.
Eine Ausbildung einer Domäne 21 (gezeigt in 5), wo eine Änderung eines Brechungsindex auftrat, wurde durch eine Beobachtung der bestrahlten Glasprobe erkannt. Eine derartige Änderung eines Brechungsindex wurde nicht in einem nicht bestrahlten Teil 29 detektiert. Eine Mehrzahl von optischen Wellenleitern wurde in derselben Weise wie in Beispiel 8 ausgebildet, um ein optisches Wellenleiterarray auszubilden. Das optische Wellenleiterarray wurde durch einen Test überprüft, um einen Auslesekontrast unter Verwendung von Licht von 500 nm zu untersuchen. Der Auslesekontrast war sehr schwach verglichen mit Beispiel 8, da eine Änderung eines Brechungsindex lediglich für ein Aus lesen ohne Absenkung einer charakteristischen Absorption wirksam war.
INDUSTRIELLE ANWENDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie oben erwähnt ist, wird ein Glas mit einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm mit einem gepulsten Laserstrahl bestrahlt, welcher auf einen Brennpunkt, der vorab in einem Innenteil des Glases eingestellt bzw. festgelegt wurde, kondensiert bzw. gebündelt ist, um eine kontinuierliche Domäne auszubilden, die als ein optischer Wellenleiter aufgrund einer Änderung eines Brechungsindex ebenso wie einer Absenkung einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich länger als 360 nm wirkt. Ein optisches Wellenleiterfeld bzw. -array wird durch eine Ausbildung einer Vielzahl von derartigen Wellenleitern hergestellt. Da das optische Wellenleiterarray, das auf diese Weise hergestellt ist, die Struktur aufweist, daß die Wellenleiter mit nicht bestrahlten Teilen umgeben sind, die fähig sind, das leckende Licht zu absorbieren und die stark in den optischen Eigenschaften unterschiedlich sind, wird es als ein Produkt mit einer hohen Zuverlässigkeit ohne ein Auftreten einer Kreuzkopplung verwendet. Zusätzlich kann ein derartiges optisches Wellenleiterarray mit hoher Produktivität durch ein vereinfachtes Verfahren verglichen mit einem konventionellen Wellenleiterarray hergestellt werden, welches mit einer lichtabsorbierenden Schicht versehen ist. Weiters kann eine Wellenlänge von Licht, welches ohne Kreuzkopplung zu übertragen ist, frei durch eine geeignete Auswahl eines Glases mit einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängen bereich von mehr als 360 nm vorab festgelegt bzw. bestimmt werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optischen Wellenleiterarrays bzw. -anordnung, welches die Schritte umfaßt: Bereitstellen eines Glases (7), welches ein oder mehrere absorbierendes) Materialien) mit einer charakteristischen Absorption in einem Wellenlängenbereich von länger als 360 nm aufweist, wobei die absorbierenden Materialien aus der Gruppe gewählt sind, bestehend aus Metall-Mikropartikeln, Halbleiter-Mikropartikeln, Übergangsmetallionen, Seltenerdionen und -anionen; Bestrahlen des Glases mit einem gepulsten Laserstrahl (5) mit einer Energie, welche ausreichend ist, um eine Änderung eines Brechungsindex als auch eine Verringerung einer charakteristischen Absorption in dem Wellenlängenbereich von länger als 360 nm zu induzieren, in einer derartigen Weise, daß ein Brennpunkt (6) des gepulsten Laserstrahls (5) in einem inneren Teil des Glases (7) voreingestellt wird; relatives Verschieben des Brennpunkts (6) in das innere bzw. dem inneren Teil des Glases (7), um eine kontinuierliche Domäne (11) auszubilden, wo eine Änderung eines Brechungsindex als auch eine Verringerung einer charakteristischen Absorption in dem Wellenlängenbereich von länger als 360 nm auftritt; relatives Verschieben des Brennpunkts des gepulsten Lasers in einer Richtung normal auf die kontinuierliche Domäne (11); und Wiederholen der Bestrahlung mit dem Laserstrahl (5), um eine Vielzahl von Wellenleitern (11, 12) in dem inneren Teil des Glases (7) auszubilden.