JP2000258810A - 二次光非線形性ガラス材料及びその製造方法 - Google Patents
二次光非線形性ガラス材料及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2000258810A JP2000258810A JP11060519A JP6051999A JP2000258810A JP 2000258810 A JP2000258810 A JP 2000258810A JP 11060519 A JP11060519 A JP 11060519A JP 6051999 A JP6051999 A JP 6051999A JP 2000258810 A JP2000258810 A JP 2000258810A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass material
- optical
- secondary optical
- nonlinear
- order
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 90
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 claims abstract description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 claims description 8
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 6
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 3
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 3
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- -1 hydrogen cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 150000002366 halogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/009—Poling glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1453—Thermal after-treatment of the shaped article, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
- C03C23/002—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/007—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by thermal treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/0095—Solution impregnating; Solution doping; Molecular stuffing, e.g. of porous glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3555—Glasses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/20—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
- C03B2201/21—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with molecular hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/20—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
- C03B2201/23—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with hydroxyl groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
- C03B2201/31—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/10—Internal structure or shape details
- C03B2203/22—Radial profile of refractive index, composition or softening point
- C03B2203/26—Parabolic or graded index [GRIN] core profile
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/06—Doped silica-based glasses
- C03C2201/20—Doped silica-based glasses containing non-metals other than boron or halide
- C03C2201/21—Doped silica-based glasses containing non-metals other than boron or halide containing molecular hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/06—Doped silica-based glasses
- C03C2201/20—Doped silica-based glasses containing non-metals other than boron or halide
- C03C2201/23—Doped silica-based glasses containing non-metals other than boron or halide containing hydroxyl groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/06—Doped silica-based glasses
- C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
- C03C2201/31—Doped silica-based glasses containing metals containing germanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2203/00—Production processes
- C03C2203/50—After-treatment
- C03C2203/52—Heat-treatment
- C03C2203/54—Heat-treatment in a dopant containing atmosphere
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3558—Poled materials, e.g. with periodic poling; Fabrication of domain inverted structures, e.g. for quasi-phase-matching [QPM]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
し、実用上十分大きく且つ十分長い寿命の二次光非線形
性を有する二次光非線形性ガラス材料を提供する。 【解決手段】 二次光非線形性ガラス材料において、二
次光非線形性を有する部分がGe、H、及びOHを含
み、且つ1pm/V以上の二次光非線形光学定数dを有
する二次光非線形性ガラス材料、及びGeを含有した多
孔質ガラス材料を水素処理し、次いで焼結した後、紫外
光ポーリングを行う二次光非線形性ガラス材料の製造方
法。
Description
ラス材料及びその製造方法に関する。特に本発明は、長
期間に亘って大きな二次光非線形性を有するSiO2 系
ガラス材料及びその製造方法に関する。
線形性を利用する機器として、光スイッチ、光変調器、
波長変換器など光機能素子等が知られている。これら
は、通常、LiNbO3 を代表例とする結晶材料を用い
て形成されている。
においては、SiO2 系ガラス材料を用いた光ファイバ
が信号伝送路として用いられている。従って、この光フ
ァイバとの接続性やコストなどを考慮すると、上記光機
能素子もLiNbO3 等の結晶材料の替わりにSiO2
系ガラス材料で作製したいという強い要求がある。しか
しながら、ガラス材料はその反転対称性のために、二次
光非線形性を本来持っていない。そのことが、ガラス材
料の利用を専ら受動的な用途にのみ限定する一因となっ
ている。
印加(ポーリング)を同時に行って、ガラス材料に二次
光非線形性を付与する紫外光ポーリングの処理方法が提
案されている。この処理方法は、ガラス材料にLiNb
O3 結晶に匹敵する二次光非線形性を発現させることが
できるものである。従って、この処理方法により、ガラ
ス材料を光機能素子材料として応用することが期待され
る。
外光ポーリングによりガラス材料に発現する二次光非線
形性は、室温において僅か約280日経過するだけで初
期値の約40%の大きさにまで減衰してしまい、非常に
寿命が短いという問題を有する。これは、紫外線ポーリ
ングで反転対称性を壊すことにより発現する二次光非線
形性が、熱エネルギーにより元の状態に緩和するものと
思われる。一方、光機能素子の使用年限を考えると、二
次光非線形性は少なくとも10年以上の寿命が必要であ
る。
される二次光非線形性の長寿命化が、二次光非線形性ガ
ラス材料を光機能素子等に応用する際の最も重要な課題
である。そこで本発明は、ガラス材料を光機能素子等に
使用するに際し、実用上十分大きく且つ十分長い寿命の
二次光非線形性を有する二次光非線形性ガラス材料を提
供することを目的とする。
に記載の発明は、二次光非線形性ガラス材料において、
二次光非線形性を有する部分がGe、H、及びOHを含
み、且つ1pm/V以上の二次光非線形光学定数dを有
する二次光非線形性ガラス材料である。
は、二次光非線形性を有する部分がGe、H、及びOH
等を含む構造であることを特徴とする。即ち本発明のガ
ラス材料は、二次光非線形性発現要因である欠陥(これ
は、「GeE’中心」と呼ばれる。)に存する不対電子
を、H等により終端させた構造を有する。このような構
造を採ることにより、GeE’中心が熱エネルギーによ
り元の状態へと緩和するのを防ぐことができ、長期間に
亘って二次光非線形性を発現し続けることができる。
又、ガラス材料が1pm/V以上という大きな二次光非
線形光学定数dを有することにより、光機能素子等に十
分応用することが可能となる。
いて二次光非線形光学定数dが初期値の1/eになるま
での期間が15年以上である上記二次光非線形性ガラス
材料である。このように、二次光非線形性の寿命が長い
ガラス材料は、長期間使用される光機能素子の材料とし
て好適である。
有した多孔質ガラス材料を水素処理し、次いで焼結した
後、紫外光ポーリングを行う二次光非線形性ガラス材料
の製造方法である。このように、水素処理によりH等の
水素を予めガラス材料に導入しておくことで、紫外光ポ
ーリングで発生したGeE’中心の不対電子を水素陽イ
オンにて終端させることができる。その結果、GeE’
中心が熱エネルギーにより元の状態へと緩和するのを防
ぐことができ、長期間、二次光非線形性を発現するガラ
ス材料とすることができる。
は、800℃以下で行う上記二次光非線形性ガラス材料
の製造方法である。このように、水素処理温度を800
℃以下にすることにより、GeE’中心の発生源である
GeがGeOとして揮散するのを防ぐことができる。そ
の結果、紫外光ポーリングにより十分な量のGeE’中
心を発生させることができ、大きな二次光非線形性を有
するガラス材料を得ることができる。
て説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明の二次光非線形性ガラス材料としては、ドー
パントとしてGeを含むSiO2 系ガラス材料(例えば
光ファイバ用コア材料)等を、後述の紫外光ポーリング
したものである。この紫外光ポーリングにより、二次光
非線形光学定数dが1pm/V以上の二次光非線形性が
発現する。即ち、Geに関連する幾つかの欠陥の内、前
述の不対電子を持つGeE’中心が紫外光ポーリングに
より生成する。そして、このGeE’中心が、電気双極
子として作用するか又は自由電子の供給源として機能
し、二次光非線形性を発現させるものと考えられる。
な二次光非線形性を有する部分(具体的にはGeE’中
心)にGeの他、H及びOH等を含むことを特徴とす
る。即ち本発明のガラス材料は、H及びOH等の水素陽
イオンにてGeE’中心が持つ不対電子を終端させた構
造を有する。このような構造を有することにより、生成
したGeE’中心が熱エネルギー等により元の状態へ緩
和するのを防ぐことができる。その結果、二次光非線形
性を長期間に亘って持続させることができる。具体的に
は、室温において二次光非線形光学定数dが初期値の1
/eになるまでの期間を15年以上とすることができ
る。
径が最も小さい。従って、生成したGeE’中心へ極め
て容易に移動できる。又、ガラス中に十分な量を供給で
き、更に陽イオンとして活性である。このようなことか
ら、GeE’中心が持つ不対電子を終端させるには、水
素陽イオンが最もふさわしい。
O2 10〜20重量%である。その他、本発明のガラス
材料には、他のドーパントとしてP2 O5 、Al2 O 3
等、光ファイバ用ガラス材料等に通常使用される添加剤
を加えてもよい。
方法においては、先ずGeを含有した多孔質ガラス材料
を水素処理する。Geを含有した多孔質ガラス材料とし
ては、例えば光ファイバ用多孔質コア材料が挙げられ
る。このような多孔質コア材料は、例えばVAD(軸付
け)法等により得ることができる。具体的には、ドーパ
ントとしてGeCl4 を含むSiCl4 ガラス原料ガス
を酸水素火炎中にて加水分解し、ガラス微粒子(即ち、
SiO2 、GeO2 等)を生成する。そして、生成した
ガラス微粒子をガラスロッド等の出発材の先端部に吹き
付け、これを付着堆積して多孔質コア材料を成長させ
る。その際、多孔質コア材料の成長に合わせて出発材を
軸方向に引き上げ、連続的にガラス微粒子を軸方向に堆
積させることにより、多孔質コア材料を得る。
5〜50cm3 /秒、GeCl4 ガス1〜10cm3 /
秒、水素ガス50〜300cm3 /秒、酸素ガス50〜
500cm3 /秒である。
ることを特徴とする。この水素処理により、紫外光ポー
リング後にGeE’中心の不対電子を終端させる水素陽
イオンの供給源としての水素をガラス材料中に導入する
ことができる。また、この水素処理により、−Ge−O
−Ge結合が開烈し−GeOHで終端される部分がで
き、この際にGeE’中心が増え、その結果二次光非線
形性が更に増大する効果もあると考えられる。水素処理
は、例えば多孔質ガラス材料を水素に暴露することによ
り行う。具体的には、例えばH2 ガス0.1〜1.5L
/分と不活性ガス(Heガス等)1〜15L/分との混
合ガス流下、多孔質ガラス材料を十分な時間曝す。
と、ドーパントであるGeO2 が一部還元されて、揮散
し易いGeOに変化することがある。従って、この水素
処理は800℃以下、特に200℃以下で行うのが好ま
しい。即ち、低温下に水素処理すれば、GeO2 がGe
Oに変化するのを抑えることができる。その結果、Ge
E’中心の発生源としてのGeがGeOとして揮散する
のを低減することができる。そのため、より多くのGe
E’中心を発生させることができ、従ってより大きな二
次光非線形性を有するガラス材料を製造することができ
る。
料を焼結してガラス材料とする。焼結は、多孔質ガラス
材料を例えば1500℃以上に加熱することにより行
う。その際、必要に応じ、塩素ガス等のハロゲン化合物
の雰囲気下に焼結することにより、脱水を同時に行うこ
ともできる。
ガラス材料に対し紫外光照射と高電場印加を同時に行
う。紫外光照射光源としては、例えばArF等のエキシ
マ・パルス・レーザが挙げられる。紫外光照射量として
は、例えば500〜1500kJ/cm2 である。電場
強度としては、例えば15〜105 V/cmである。
って大きな二次光非線形性を発現する二次光非線形性ガ
ラス材料を製造することができる。具体的には、1pm
/V以上の二次光非線形光学定数dを有し、且つ室温に
おいて二次光非線形光学定数dが初期値の1/eになる
までの期間が15年以上である二次光非線形性ガラス材
料を製造することができる。
る。 (実施例1)常法によりVAD法で製造した光ファイバ
用多孔質コア材料(GeO2 濃度10重量%)を、H2
ガス0.5L/分とHeガス5.0L/分との混合ガス
流下、200℃にて十分な時間曝した。
をHeガス流3.0L/分の雰囲気下、1600℃にて
焼結してガラス材料を得た。得られたガラス材料の直径
方向の屈折率プロファイルを、図1に示す。図1から明
らかなように、Geの揮散が殆どないことが判る。
ーリングを行い、本発明の二次光非線形性ガラス材料を
製造した。即ち、紫外光照射光源として、ArFのエキ
シマ・パルス・レーザ(波長193nm)を用い、1パ
ルスあたり光強度100mJ/cm2 にて1秒間に10
パルス、合計10,000パルスの照射を行った。尚、
紫外光照射中に3×105 V/cmの電場を印加した。
た以外は、実施例1と同様にしてガラス材料を得た。得
られたガラス材料の直径方向の屈折率プロファイルを、
図2に示す。図2から明らかなように、Geの揮散が僅
かに発生していることが判る。その後、上記ガラス材料
を実施例1と同様にして紫外光ポーリングを行い、本発
明の二次光非線形性ガラス材料を製造した。
実施例1と同様にして二次光非線形性ガラス材料を製造
した。
で製造した二次光非線形性ガラス材料を、それぞれT=
250℃、320℃、430℃、及び500℃の各温度
にて一定時間(t)保持し、各d33定数の減衰性を測定
した。尚、d33定数の測定は、常法に従い第二高調波発
生により行った。結果を図3に示す。図3中、縦軸の目
盛りは、d33定数の初期値[即ち、d33(0)]に対す
る時間t経過後のd33定数[即ち、d33(t)]の比で
あり、対数表示で示されている。
ての温度領域において良好な直線性(1)〜(4)が得
られた。このことは、d33定数の減衰が単一指数関数型
であり、減衰が一つの要因により支配されていることを
示す。
から各温度Tにおける時定数τT を求めた。そして、各
(103 /T,1/τT )をプロットし、温度と時定数
との関係を求めた。尚、比較のため比較例1の水素処理
しなかったガラス材料についても、同様にして求めた。
結果を図4に示す。図4に示す通り、いずれの直線
(5)及び(6)の場合も良好な直線性が得られた。
尚、時定数τは、d定数の大きさが初期値d(0)の1
/e(即ち、約36.8%)にまで減衰するのに要する
時間を表わす。
対する直線(5)を室温(103 /T=103 /290
=3.4)まで外挿しτを求めると、τ=約16年とな
る。即ち、本発明の水素処理した二次光非線形性ガラス
材料は、室温において二次光非線形光学定数dが初期値
の1/eになるまで減衰するのに約16年以上かかり、
非常に二次光非線形性の寿命が長いことが判る。
図と呼ばれる関係図であり、各温度(即ち、各熱エネル
ギー)に対して平衡状態に達するτ(時間)を示してい
る。直線の傾きから、ガラス材料が元の状態に緩和し戻
るための活性化エネルギー(即ち、障壁エネルギー)が
求められる。この活性化エネルギーが大きい程、元の状
態に戻りにくいこととなる。直線(5)及び(6)の各
傾きから各ガラス材料に於ける活性化エネルギーを求め
た。その結果、水素処理した本発明の二次光非線形性ガ
ラス材料の活性化エネルギーは、約0.52eVであ
る。一方、水素処理しなかった比較例1の二次光非線形
性ガラス材料は、約0.41eVである。このことか
ら、水素処理した本発明のガラス材料は、水素処理しな
かった比較例1のガラス材料よりも、元の状態に戻りに
くい。即ち、本発明のガラス材料は、二次光非線形性が
減衰しにくく長寿命であることが判る。
上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態
は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された
技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効
果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技
術的範囲に包含される。
し紫外光ポーリングを行う前に水素処理をすることによ
り、得られるガラス材料の二次非線形性を長期間、持続
させることができる。その結果、二次光非線形性ガラス
材料を光スイッチ等の光機能素子に応用することが可能
となる。
示す。
示す。
衰性との関係を示す。
250℃、320℃、430℃、及び500℃にて保温
した場合における結果である。(5)及び(6)は、そ
れぞれ実施例1及び比較例1の二次光非線形性ガラス材
料における直線である。
Claims (4)
- 【請求項1】 二次光非線形性ガラス材料において、二
次光非線形性を有する部分がGe、H、及びOHを含
み、且つ1pm/V以上の二次光非線形光学定数dを有
することを特徴とする二次光非線形性ガラス材料。 - 【請求項2】 室温において二次光非線形光学定数dが
初期値の1/eになるまでの期間が15年以上であるこ
とを特徴とする請求項1記載の二次光非線形性ガラス材
料。 - 【請求項3】 Geを含有した多孔質ガラス材料を水素
処理し、次いで焼結した後、紫外光ポーリングを行うこ
とを特徴とする二次光非線形性ガラス材料の製造方法。 - 【請求項4】 前記水素処理は、800℃以下で行うこ
とを特徴とする請求項3記載の二次光非線形性ガラス材
料の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11060519A JP2000258810A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | 二次光非線形性ガラス材料及びその製造方法 |
US09/511,716 US6380109B1 (en) | 1999-03-08 | 2000-02-23 | Second-order nonlinear glass material |
US09/851,126 US6564585B2 (en) | 1999-03-08 | 2001-05-09 | Method for producing a second-order nonlinear glass material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11060519A JP2000258810A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | 二次光非線形性ガラス材料及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000258810A true JP2000258810A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13144660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11060519A Pending JP2000258810A (ja) | 1999-03-08 | 1999-03-08 | 二次光非線形性ガラス材料及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6380109B1 (ja) |
JP (1) | JP2000258810A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006030574A1 (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-23 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | ポーリング用ガラス組成物と非線形光学ガラス材料ならびに非線形光学素子 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3533950B2 (ja) * | 1998-08-07 | 2004-06-07 | トヨタ自動車株式会社 | 非線形光学シリカ薄膜の製造方法及び非線形光学シリカ素子 |
US6828262B2 (en) * | 2000-07-31 | 2004-12-07 | Corning Incorporated | UV photosensitive melted glasses |
FR2875915B1 (fr) * | 2004-09-30 | 2006-12-15 | Univ Paris Sud | Procede de poling electronique, dispositif de mise en oeuvre et applications de ce procede |
EP3367161B1 (en) * | 2007-01-12 | 2022-06-08 | NKT Photonics A/S | Lifetime extending and performance improvements of micro-structured fibres via high temperature loading |
US9746749B2 (en) | 2008-07-11 | 2017-08-29 | Nkt Photonics A/S | Lifetime extending and performance improvements of optical fibers via loading |
US10228510B2 (en) | 2014-12-18 | 2019-03-12 | Nkt Photonics A/S | Photonic crystal fiber, a method of production thereof and a supercontinuum light source |
CN112110645B (zh) * | 2020-09-23 | 2022-04-15 | 成都光明光电股份有限公司 | 一种玻璃、玻璃制品及其制造方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6090852A (ja) * | 1983-10-22 | 1985-05-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバの処理方法 |
JPH03232742A (ja) * | 1990-02-08 | 1991-10-16 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 非線形光学用石英ガラスおよびその製造方法 |
JPH0680428A (ja) * | 1991-10-07 | 1994-03-22 | Res Dev Corp Of Japan | 低温焼結ゲル及びそれを用いた非線形光学ガラス |
JPH06208149A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-07-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非線形光学材料及びその製造方法 |
JPH10111526A (ja) * | 1996-10-04 | 1998-04-28 | Toyota Motor Corp | 2次光非線形性を有するシリカ系ガラス材料及びその製造方法 |
JPH10161164A (ja) * | 1996-12-04 | 1998-06-19 | Hitachi Cable Ltd | 非線形光学素子及びその製造方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4203744A (en) * | 1979-01-02 | 1980-05-20 | Corning Glass Works | Method of making nitrogen-doped graded index optical waveguides |
GB2169595B (en) * | 1984-12-13 | 1989-06-07 | Canon Kk | Method of establishing a glass material in fine pores of porous glass. |
US5325230A (en) * | 1989-06-09 | 1994-06-28 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Optical members and blanks of synthetic silica glass and method for their production |
KR100298167B1 (ko) * | 1994-07-07 | 2001-10-24 | 오노 시게오 | 진공자외선파장대광선용실리카유리의제조방법,및그에의해제조된실리카유리및광학부재 |
AUPM956694A0 (en) * | 1994-11-18 | 1994-12-15 | University Of Sydney, The | Inducing or enhancing electro-optic properties in optically transmissive material |
US5805751A (en) * | 1995-08-29 | 1998-09-08 | Arroyo Optics, Inc. | Wavelength selective optical couplers |
US5617499A (en) * | 1995-09-08 | 1997-04-01 | University Of New Mexico | Technique for fabrication of a poled electrooptic fiber segment |
US6097867A (en) * | 1996-09-03 | 2000-08-01 | The University Of New Mexico | Technique for fabrication of a poled electro-optic fiber segment |
AU6304598A (en) * | 1997-02-27 | 1998-09-18 | Advanced Composites Group Ltd. | Improvements in or relating to moulding methods and moulded articles |
JP4097763B2 (ja) * | 1997-03-27 | 2008-06-11 | 松下電器産業株式会社 | 2次の非線形光学部材、及びその製造方法、並びに光変調素子 |
WO1999040482A1 (en) * | 1998-02-09 | 1999-08-12 | The University Of New Mexico | Tunable bragg gratings and devices employing the same |
-
1999
- 1999-03-08 JP JP11060519A patent/JP2000258810A/ja active Pending
-
2000
- 2000-02-23 US US09/511,716 patent/US6380109B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-05-09 US US09/851,126 patent/US6564585B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6090852A (ja) * | 1983-10-22 | 1985-05-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバの処理方法 |
JPH03232742A (ja) * | 1990-02-08 | 1991-10-16 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 非線形光学用石英ガラスおよびその製造方法 |
JPH0680428A (ja) * | 1991-10-07 | 1994-03-22 | Res Dev Corp Of Japan | 低温焼結ゲル及びそれを用いた非線形光学ガラス |
JPH06208149A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-07-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非線形光学材料及びその製造方法 |
JPH10111526A (ja) * | 1996-10-04 | 1998-04-28 | Toyota Motor Corp | 2次光非線形性を有するシリカ系ガラス材料及びその製造方法 |
JPH10161164A (ja) * | 1996-12-04 | 1998-06-19 | Hitachi Cable Ltd | 非線形光学素子及びその製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
P.J.LEMAIRE, ET AL.: ""High pressure H2 loading as a technique for achieving ultrahigh UV photosensitivity and thermal sen", ELECTRONICS LETTERS, vol. 29, no. 13, JPN6009040374, 24 June 1993 (1993-06-24), pages 1191 - 1193, XP000374245, ISSN: 0001389745 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006030574A1 (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-23 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | ポーリング用ガラス組成物と非線形光学ガラス材料ならびに非線形光学素子 |
GB2433498A (en) * | 2004-09-17 | 2007-06-27 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Glass composition for poling and non-linear optical glass material, and non-linear optical element |
JPWO2006030574A1 (ja) * | 2004-09-17 | 2008-05-08 | 日本板硝子株式会社 | ポーリング用ガラス組成物と非線形光学ガラス材料ならびに非線形光学素子 |
GB2433498B (en) * | 2004-09-17 | 2009-09-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Glass composition for poling and non-linear optical glass material, and non-linear optical element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6380109B1 (en) | 2002-04-30 |
US6564585B2 (en) | 2003-05-20 |
US20010019991A1 (en) | 2001-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0823062B1 (en) | Optical waveguide device | |
JP6753417B2 (ja) | 光デバイスおよび光デバイス製造方法 | |
JP2000258810A (ja) | 二次光非線形性ガラス材料及びその製造方法 | |
KR100487888B1 (ko) | 광학수단을 제공하는 방법 및 광학수단을 형성하는 프로세스 | |
JPS6090852A (ja) | 光ファイバの処理方法 | |
EP1101741B1 (de) | Quarzglaskörper für ein optisches Bauteil und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3039823A1 (de) | Faseroptischer monomode-wellenleiter | |
Nasu et al. | Second harmonic generation from an electrically polarized TiO2-containing silicate glass | |
Chiodini et al. | Mechanisms responsible for the ultraviolet photosensitivity of SnO 2-doped silica | |
Quiquempois et al. | Advances in poling and permanently induced phenomena in silica-based glasses | |
DE10159959A1 (de) | Quarzglasrohling für ein optisches Bauteil und Verwendung desselben | |
KR20010032101A (ko) | 석영 유리로 제조된 광소자 및 그 제조 방법 | |
KR20000048861A (ko) | 2차 광비선형성을 가지는 실리카계 유리재료 및 그 제조방법 | |
Atkins et al. | The influence of codopants and fabrication conditions on germanium defects in optical fiber preforms | |
JP4479862B2 (ja) | 紫外線感受性材料 | |
DE10005051B4 (de) | Quarzglaskörper für ein optisches Bauteil, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung | |
JPH09145907A (ja) | 回折格子の製造方法 | |
JP3264023B2 (ja) | 非線形光学材料の作製方法 | |
JP2004114046A (ja) | 非晶質薄膜への凹凸部形成方法及び非晶質薄膜 | |
JP2991892B2 (ja) | 非線形光学シリカガラスおよびその製造方法 | |
Ohama et al. | Induced Defects and Increase of Second-Order Nonlinearity in Ultraviolet-Poled GeO2–SiO2 Glass | |
Florea | Novel waveguide techniques and devices in rare-earth doped glass and rare-earth indiffused lithium niobate | |
RU46864U1 (ru) | Система записи брэгговской решетки | |
Sørensen et al. | Thermal stability of UV-written gratings in low-and high Ge content fibers | |
JP2002303897A (ja) | 2次非線形性を有するSiO2系非晶質材料とその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060131 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080730 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080930 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090811 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100112 |