JPH07508358A - B↓2o↓3含有ガラスにおける光誘導回折格子 - Google Patents

B↓2o↓3含有ガラスにおける光誘導回折格子

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 B 203含有ガラスにおける光誘導回折格子本発明は、例えば反射回折格子等 の屈折率変調を含む光装置に関する。
反射回折格子は変調された屈折率を有する通路領域およびまたは制限領域を有す る導波体としてしばしば構成される。
導波体構造はしばしばファイバの形態を採っている。変調は屈折率交互に高低の 領域の形態を採ることが好ましい。放射線が変調をトラバースする際に、その放 射線は選択的に反射される。屈折率変調の周期は通常、反射される波長に等しい か、または、前記波長の倍数または整数分の1に等しい。従って、250乃至6 00nmの範囲の周期は800乃至1650nmの範囲内の選択された波長をも っばら反射する。
反射回折格子は光信号において数多く利用されている。例えば、反射回折格子は レーザの帯域幅を狭めるためにファイバレーザと結合されることができる。屈折 率バンドがファイバの軸と垂直ではないときには、回折格子は不所望な波長を選 択的に取除くために使用される。反射回折格子に加えて、屈折率変調には、導波 体のスポットの寸法および/または形を制御し、情報を記憶するために、例えば 、導波体において位相接合を達成すること等の他の使用法がある。
屈折率変調は、感光性ガラスが放射線に露出されて屈折率に適当な変化が起こる という光学的な方法によって都合よく行われる。放射線はガラスの屈折率変調の 意図されたパターンに対応する強度の高低を有する。通常使用されている多くの 実施例において、放射線の2つのビームの相互干渉にょって反射回折格子は適当 な強度に変化する。情報の記憶の場合、放射線のパターンは記憶されるデータに 関係する。
シリカ/ゲルマニウムガラスは光通信において広く使用され、これらのガラスは ほぼ225乃至275nmの範囲の波長にわたる光吸収バンドを有し、この光吸 収バンド内で放射線へ露出することによってシリカ/ゲルマニウム組成物の屈折 率は増加する。光吸収バンドのピークは240nm程度の波長で生じる。それ故 に、例えば反射回折格子を作るために、波長のバンドが225乃至275nmの 範囲内でシリカ/ゲルニウムガラスを放射線に露出することによって屈折率変調 を生ヒさせることが提案されている。240nmに近い放射線は特に適している 。屈折率に適切な変化を生じさせるには高パワーの放射線(例えば、連続的に1 mW以上)が必要であり、数分から数時間の書込み時間が適切である。
ガラスの感度は重要であり、本発明は、B2O3を含むガラスが特に放射線(例 えば240 n m)に感応し、これらのガラスが必要な屈折率変調を行うよう に十分に適合されているという予期しない発見に基づいている。ガラスはB2O 3と共に、少なくともSiOおよびG e O2のうちの1つを含んでいるのが 好ましい。
本質的にG e O2とB2O3から構成され、各成分の少なくとも2モル%を 含んでいるのが好ましい組成物は、屈折率変調の形式でデータを記憶することが 可能である薄膜光装置に適している。
本質的にSiO2と8203から構成され、各成分の少なくとも2モル%を含ん でいるのが好ましい組成物は、屈折率変調を行うのに特に適しており、それにお いて、前記変調は先導波体の制限領域に位置されている反射導波体を構成する。
本質的にSiO2およびG e O2から構成されているガラスは前記導波体の 通路領域としての使用に適している。
本質的にS i O、G e 02およびB2O3から構成されでいる組成物( 以降、3元組成物と呼ばれる)は、特に本発明による光装置における使用に適し ている。好ましい3元組成物は、 2乃至40モル%の8203と、 2乃至40モル%のG e O2と、 少なくとも30モル%のS io 2とを含んでいる。
B2O3はシリカガラスの屈折率を減少させるのに対して、G e O2はシリ カガラスの屈折率を増加させる傾向があることは注意するべきである。
B 203の濃度は上述のように屈折率に影響を与えるため、屈折率はBOの最 低濃度において最高を示し、B2O3の最高濃度において最低を示す。例えば、 傾斜屈折率マルチモードファイバ等を製作するために、コア領域を通して放射状 にドープ剤の濃度を変化させることは先導波体の処理にお率と整合させるのに重 要であるため、重要な特性の1つておいて通例である。しかしながら、適切な成 分の濃度を変化させることによって、例えば反射回折格子等の微細な長手方向の バリエーションを作ることは不便であり、実用的ではない。
ガラスには感光性のものがあり、そのために適した光に露出されると屈折率にお いて変化が生じ、望ましい微細な細部を生じさせるために微細なパターンへの露 出が適合されることが注目されてきた。光に露出することによってガラスの化学 的組成が変化することは疑問であり、欠陥中心を含んでいるかもしれない構造の 変化が全体の影響における実質的な役割を果たしていると仮定する方がより適切 である。そのメカニズムは十分に理解されていないが、放射線に露出することに よって屈折率パターンを生成することは実験的に行われてきた。
B2O3を含むガラスは特に放射線に感応し、上述されているように、本発明に 従って生成された屈折率パターンはガラスのホウ素の含有量からは影響を受けな いことはすでに説明した。便利なことにモル比率B:SiおよびB:Geは屈折 率変調が適用される領域においては一定である。多くの適用において、両方の比 率は一定であるのが適切であり、例えばガラスは均一の組成を有している。(要 素の一つであるシリコンまたはゲルマニウムが欠けている場合は適切な比率を1 :0とすると都合がよい。) 上で定義された3元組成物は、必要とされるガラスの重要な特性を調節するため の大きな潜在性を有している。屈折率は通常、本発明による装置の屈折率を隣接 する光素子の屈折合、制限領域はクラッドに対応し、通路領域はコアに対応する 。本発明による装置は導波体の機能を実行するためにしばしば必要とされ、制限 領域と通路領域の屈折率を適切に調整することは導波体の良好な特性を得るため に必要である。特に通路領域と制限領域の間の屈折率の差を予め定められた値に 調節することが重要である。この差は通常Δnと呼ばれる。
8203 : G 203の比率を調整することは可能であり、その結果BOに よって生じた屈折率の減少はB2O3によって生じた屈折率の増加によって(近 似的にまたは厳密に)相殺される。従って、BOの量がG e O2を平衡させ るのに必要な量を超過している3元組成物は純粋なシリカの屈折率よりも低い屈 折率ををしているが、G e O2の量が過剰の3元組成物は純粋なシリカの屈 折率よりも非常に高い屈折率を有している。3元組成物は制限領域または通路領 域のどちらか一方、または両方において使用されることができる。
“制限領域”および“通路領域”という用語は屈折率が高い領域と低い領域のそ れぞれを定義するために使用される。
特に単一モードの導波体の場合、エネルギーの実質的な部分は通路領域に近い制 限領域の部分に移される。従って制限領域におけるエネルギーは制限領域に位置 している反射回折格子と相互作用し、それによって制限領域の回折格子はそれの みで使用されるか、または、通路領域における回折格子の効果を高めるために使 用されることができる。
上述の導波体構造はブレーナ導波体構造または特に単一モードファイバ等のファ イバのいずれかである。ファイバの場る。
上で特定された基本的な成分に加えて、本発明による光装置を作るために使用さ れるガラスは、例えば製品を製造する期間の処理を容易にするための溶融点低下 剤等の、通常の添加物を含む。シリカガラス用の溶融点低下剤は、通常酸化物と して存在するリンとフッ素を含む。
本発明による光装置の処理には通常02を酸化剤として高温で使用して塩化物を 適切に酸化することによるガラスの処理が含まれている。所望であるならば、屈 折率変調が行われるガラスは、例えば酸素が存在しない状態で加熱することによ ってゆるやかに還元を受ける。これはヘリウムが存在する状態でガラスを加熱す ることによって達成される。
屈折率変調はB2O3を含むガラスを240nmに近いピークを有する吸収バン ドへアクセスする放射線の適切なパターンへ露出させることによって前記ガラス に行われる。例えば240nmに近い波長の、バンドが225乃至275nmの 範囲内の波長を有する放射線が特に適している。これらの2倍の波長を有する放 射線もまた効果的である。
以下、本発明による2つの反射回折格子の実施例が説明される。回折格子はシリ カガラスに基づいたファイバのコア中に位置されており、ファイバの処理がまず 初めに説明される。
屈折率変調を生じさせるためにファイバを放射線に露出することは添付された図 面を参照に説明される。
ファイバは光ファイバを作る既知の内側被覆処理の変形によって処理される。こ の処理において、基体として使用されるチューブの内部表面に適当な数の層が被 覆される。すなわち最外部の層が最初に被覆され、最内部の層が最後に被覆され 、チューブはコラスプされて中実ロッドになり、中実ロッドはファイバに線引き される。
個々の層は酸素および5iC14とB2Cl3およびGeCl4等の試薬との混 合物をでチューブに通し、1200℃乃至2000℃の範囲の温度でチューブの 小さい部分を加熱することによって作られる。これらの状態の下で、塩化物は対 応する酸化物に変換され、それはガラスが合体されるようにすぐに溶融する微細 な1すす”の形態でチューブの壁に最初に被覆される。
代りの方法として、多孔質状態で被覆が残存するような温度で被覆が行われ、処 理の後の段階において、“すす”はガラスが合体されるような高い温度で溶融さ れる。この代りの方法は、被覆が化学処理を受け、多孔質状態によって望ましい 反応(例えば還元)が容易になることが望ましいときに適している。リンおよび フッ素等の溶解点低下剤は処理を容易にするために低い温度で溶融させるlOに よって混合物に含まれる。
加熱はチューブの長手方向に沿って火焔を移動することによって行われる。火焔 によってチューブの短い部分が加熱され、一部分(長さ約20mm)が加工温度 にまで加熱される。
この加熱技術は、被覆、多孔質層を固体層への合体、チューブのコラスブ等の処 理の全ての段階において使用される。多数回の移動は処理の全ての段階において 使用される。
開始チューブは純粋なシリカで作られている。それは18mmの外径と15mm の内径を有している。
クラッドの被覆 被覆されたクラッドはその溶融点を下げるためにリンとフッ素を含むSiO2の 形を採っていた。6層のクラッドが被着され、各層の被着に使用された条件は以 下の通りである。
5LCI とPOCl3の場合、流量は24℃にサーモスタットで調節されたバ ブラーを通して02の流量率を特定する。加工温度は約1525℃であった。各 移動の後に、各クラッド層は次の層が被覆される前に透明なガラスの層の形態で あったことを強調しておく。
クラッド層はその上にコア層が被覆されている基体チューブの一部であると考え ることができる。上述のクラッド層の被覆は省略することができる。クラッド層 の主要な目的はコア層に影響を及ぼすもとのチューブからの汚染を減少すること である。
コアの被覆 コアは2つの層で被覆され、2つの各層の被覆の条件は以下の通りである。
5iC1とG e C14の場合、流量は24℃にサーモスタットで調節された バブラーを通しての02の流量率を特定する。BCl3の場合、流量は300C ,1気圧における気体それ自体の流量である。
加工温度は1450℃程度であるが、これは合体されたコアの層である。
上述の処理の後に、チューブは火焔を5回移動する従来の方法で中実のロッドに コラプスされる。
ファイバのプレフォームである中実ロッドは約57モル%のSin、25モル% のB2O3,18モル%のG e O2を含むコアを有し、1.462のR1を 与える。本質的に5102から構成されているクラッドは1.458のR1を有 し、その結果、Δn−0,006である。コア中のガラスの組成は実質的に均一 である。すなわち、B:Siのモル比率は全体を通して1:2.28で、B:G eのモル比率は全体を通して1:0.72である。
コア中のBCl3の使用は別として、上述の方法によって本質的にファイバのプ レフォームの通常の処理方法が構成される。
上述のように処理されたファイバのプレフォームは2000℃の温度において直 径120μmのファイバに線引きされる。ファイバは18メ一トル/分の割合で 作られる。このファイバは本発明による反射回折格子の前駆体である。
上述のファイバの短い長さは図面に示されている技術を使用して反射導波体に変 換される。ファイバの各短い長さにおいて、コアは均一の組成を有している。す なわち、そのプレフォームのために特定されている。以下に説明されるように露 光される前にはコアの屈折率は均一である。
ファイバ15の短い一部分14は光源lOによって照明される。
この放射線は、第1の例においては、Ar+レーザによって生じ、周波数は24 4nmの波長で出力するために2倍にされている。光源lOからのビームはスプ リッタll上に導かれ、その結果、2つのビームは反射鏡12および13上に導 かれる。
反射鏡12および13によってビームがターゲット部分14上に集中する。従っ て、交互に強度に高低がある領域を有する干渉パターンが生成される。ファイバ 15は感光性であるので、領域14(ビームが集中される所)はビームによって 影響を受け、屈折率は強度が高い領域において増加される。従って、反射回折格 子は領域14に作られる。
干渉パターンの間隔は2つのビームが互いに交差する角度によって影響を受け、 従って、回折格子の間隔は、スプリッタ11と反射鏡12および13の相対的な 位置を調整させることによって調節される。
このファイバの2つの試料は干渉パターンを受け、反射回折格子AおよびBが作 られる。比較のために、反射格子が従来のファイバ、すなわち、ホウ素の無いフ ァイバから処理される。この比較される回折格子は回折格子Xとして示される。
これらの回折格子とこれらのファイバの導波体の重要な寸法は以下の表に示され る。
“RIC”とは相対的な屈折率の変化であり、それは百分率に変換されるように ((屈折率変調)/Δn))X100で計算される。
(光技術において、素子の屈折率整合は素子の境界面からの不所望な反射を防ぐ ためにしばしば重要である。従って反射回折格子は隣接する素子へ屈折率整合さ れる必要があり、これによって感光性と回折格子の特性を最大にするために組成 を調節する自由度が制限される。高いΔnを有しているファイバにおいて屈折率 変調を得ることは通常容易であり、RICによってこの状況は考慮に入れられる 。)回折格子Xの特性は回折格子Aと直接比較することができる。というのも、 両方の回折格子とも2mmの長さを有しているからである。回折格子の最も重要 な特性は反射率であり、このキー・パラメータにおいて、回折格子Aは回折格子 Xよりも非常に優れている(Xの反射率が1.2%であるのに対してAは99. 5%)。回折格子の長さはその反射率に強い影響を与え、回折格子が長い程、( 他のものは等しくても)その反射率は優れている。それ故に、回折格子AとXは 両方とも同じ長さを有することが重要である。
回折格子Bの長さは半分であるが、その反射率は依然として67%であり、より 長い回折格子Xの反射率よりもかなり優れている。回折格子AとBの屈折率変調 は類似している(Aがl0XIOであるのに対してBは7X10’である)゜回 折格子Xはかなり低い屈折率変調を有しく0.34X10’)、これはガラスが 含んでいるホウ素の感光性がより高いことを示している。回折格子Xはわずかに 高いΔn(0゜004に対して0.005)を有し、その結果、RICの値によ って本発明による回折格子の優位性が強調される。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8)平成6年11月29日 特ご1庁長官 高β 章 殿 1、国際出願番号 PCT/GB93101321 、発明の名称 B2O3含有ガラスにおける光誘導回折格子3、特、τヤ出願人 名称ブリティッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリノクーリミテソド・カ ンパニー 4、代理人 5、補ILの提出年月Iコ 屈折率変調は、感光性ガラスが放射線に露出されて屈折率に適当な変化が起こる という光学的な方法によって都合よく行われる。放射線はガラスの屈折率変調の 意図されたパターンに対応する強度の高低を有する。通常使用されている多くの 実施例において、放射線の2つのビームの相互干渉によって反射回折格子は適当 な強度に変化する。情報の記憶の場合、放射線のパターンは記憶されるデータに 関係する。
シリカ/ゲルマニウムガラスは光通信において広く使用され、これらのガラスは ほぼ225乃至275nmの範囲の波長にわたる光吸収バンドを有し、この光吸 収バンド内で放射線へ露出することによってシリカ/ゲルマニウム組成物の屈折 率は増加する。光吸収バンドのピークは240nm程度の波長で生じる。それ故 に、例えば反射回折格子を作るために、波長のバンドが225乃至275nmの 範囲内でシリカ/ゲルニウムガラスを放射線に露出することによって屈折率変調 を生じさせることが提案されている。240nmに近い放射線は特に適している 。屈折率に適切な変化を生じさせるには高パワーの放射線(例えば、連続的に1 mW以上)が必要であり、数分から数時間の書込み時間が適切である。
WO36101303には強い紫外線のビームを使用することによって光ファイ バまたは導波体に位相回折格子を書込むことが記載されている。回折格子は導波 体のコアにおいて作られ、そのコアはゲルマニウムでドープ処理されたシリカま たはガラスのフィラメントであることが好ましいことが記載されている。
ガラスの感度は重要であり、本発明は、B2O3を含むガラスが特に放射線(例 えば240nm)に感応し、これらのガラスが必要な屈折率変調を行うように十 分に適合されているという予期しない発見に基づいている。ガラスはB2O3と 共に、少なくともSiOおよびG e O2のうちの1つを含んでいるのが好ま しい。
率と整合させるのに重要であるため、重要な特性の1つである。本発明による装 置は導波体の機能を実行するためにしばしば必要とされ、制限領域と通路領域の 屈折率を適切に調整することは導波体の良好な特性を得るために必要である。特 に通路領域と制限領域の間の屈折率の差を予め定められた値に調節することが重 要である。この差は通常Δnと呼ばれる。
B O: G e O2の比率を調整することは可能であり、その結果B2O3 によって生じた屈折率の減少はG e 02によって生じた屈折率の増加によっ て(近似的にまたは厳密に)相殺される。従って、B Oの量がG e O2を 平衡させるのに必要な量を超過している3元組成物は純粋なシリカの屈折率より も低い屈折率を有しているが、G e O2の量が過剰の3元組成物は純粋なシ リカの屈折率よりも非常に高い屈折率を有している。3元組成物は制限領域また は通路領域のどちらか一方、または両方において使用されることができる。
“制限領域”および“通路領域”という用語は屈折率が高い領域と低い領域のそ れぞれを定義するために使用される。
特に単一モードの導波体の場合、エネルギーの実質的な部分は通路領域に近い制 限領域の部分に移される。従って制限領域におけるエネルギーは制限領域に位置 している反射回折格子と相互作用し、それによって制限領域の回折格子はそれの みで使用されるか、または、通路領域における回折格子の効果を高めるために使 用されることができる。
上述の導波体構造はブレーナ導波体構造または特に単一モードファイバ等のファ イバのいずれかである。ファイバO場コアは2つの層で被覆され、2つの各層の 被覆の条件は以下の通りである。
S I C1i、とG e C1i、の場合、流量は24℃にサーモスタットで 調節されたバブラーを通しての02の流量率を特定する。BCl3の場合、流量 は300C,1気圧における気体それ自体の流量である。
加工温度は1450℃程度であるが、これは合体されたコアの層である。
上述の処理の後に、チューブは火焔を5回移動する従来の方法で中実のロッドに コラプスされる。
ファイバのプレフォームである中実ロッドは約57モル%のSiO2,25モル %の8203.18モル%のG e O2を含むコアを有し、1.462のRI を与える。本質的に$102から構成されているクラッドは1.458のRIを 有し、その結果、Δn−0,004である。コア中のガラスの組成は実質的に均 一である。すなわち、Be5tのモル比率は全体を通して1:2.28で、B: Geのモル比率は全体を通して1:0.72である。
コア中のBCl3の使用は別として、上述の方法によって請求の範囲 1、少なくともSiOとGeO2のうちの1つを含むガラスから形成されている 部分を具備し、前記部分は屈折率のパターンに変化を生じさせるように屈折率が 特別に変調された領域を含む光装置において、前記パターンはB 203を含む ガラスに供給され、前記パターンはガラスが含んでいるホウ素の量とは無関係で あることを特徴とする光装置。
2、パターンは屈折率が高低の交互の領域の形態を採っている反射回路格子を構 成し、それによって変調は反射回路格子として使用されるように構成されている 請求項1記載の光装置。
3、前記屈折率パターンの周期は0.25乃至0.6μmの範囲内であり、それ によって前記変調は選択的に放射線を800乃至1650nmの波長の範囲内で 反射する請求項2記載の光装置。
4、前記屈折率パターンは導波体の制限領域に位置されてい形成され、通路領域 はG e O2でドープ処理されたシリカガラスで形成されている請求項4記載 の光装置。
6、前記屈折率パターンは導波体の通路領域に位置されている請求項2または3 のいずれか1項記載の光装置。
7、制限領域はシリカガラスで形成され、通路領域はB2O3とG e O2で ドープ処理されたシリカガラスで形成されている請求項6記載の光装置。
8、導波体はファイバの形態である請求項4乃至7のいずれか1項記載の光装置 。
9、ファイバは信号波長において単一モードである請求項8記載の光装置。
10、屈折率のパターンに変化を生じさせるようにB2O3ことを含んでいる光 装置の製造方法において、前記変調は240nmに近いピークを有する吸収バン ドにアクセスする放射線の変調された強度に前記部分を露出することによって行 われ、それによって放射線の強度パターンは前記部分の屈折率パターンとして再 生される請求項1乃至9のいずれか1項記載の光装置の製造方法。
11、前記放射線の波長は225乃至275nmの範囲内にある請求項10記載 の方法。
国際調査報告 DrT/Cn Qt/n1171フロントページの続き (72)発明者 ウィリアムス、ダグラス・ローレンスイギリス国、アイビー1 3・6テイーエフ、サフォーク、グランディスバーブ、ローズ・ヒル、ローレル ・コテージズ 2 (72ン発明者 マックスウェル、グラエム・ダグラスイギリス国、アイビー1 0・0エーエヌ、サフォーク、イブスウィッチ、フォックスホール、ナーサリー ・コテージズ 2 (72)発明者 カシャップ、ラマン イギリス国、アイビー4・3エヌユー、サフォーク、イブスウィッチ、バンパー ・ビーシー・レーン 79 (72)発明者 アーミテージ、ジョナサン・リチャードイギリス国、アイビー 4・2エツクスイー、サフォーク、イブスウィッチ、ゲインスポロ−・ロード  61

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.屈折率変調を行う光装置において、前記変調はB2O3と少なくともSiO 2およびGeO2のうちの1つを含むガラスに行われ、屈折率のパターンの変化 は屈折率変調が行われるガラス組成物のホウ素の量に無関係である光装置。
  2. 2.屈折率変調は屈折率が高低の交互の領域の形態を採っている反射回折格子を 構成し、それによって前記変調は反射回折格子として使用されるように構成され ている請求項1記載の光装置。
  3. 3.前記屈折率変調の周期は0.25乃至0.6μmの範囲内であり、それによ って前記変調は選択的に放射線を800乃至1650nmの波長の範囲内で反射 する請求項2記載の光装置。
  4. 4.前記屈折率変調は導波体の制限領域に位置されている請求項2または3のい ずれか1項記載の光装置。
  5. 5.制限領域はB2O3でドープ処理されたシリカガラスで形成され、通路領域 はGeO2でドープ処理されたシリカガラスで形成されている請求項4記載の光 装置。
  6. 6.前記屈折率変調は導波体の通路領域に位置されている請求項2または3のい ずれか1項記載の光装置。
  7. 7.制限領域はシリカガラスで形成され、通路領域はB2O3とGeO2でドー プ処理されたシリカガラスで形成されている請求項6記載の光装置。
  8. 8.導波体はファイバの形態である請求項4乃至7のいずれか1項記載の光装置 。
  9. 9.ファイバは信号波長において単一モードである請求項8記載の光装置。
  10. 10.製品の一部分を240nmに近いピークを有する吸収バンドにアクセスす る変調された強度の放射線に露出することを含み、それによって前記部分の屈折 率は変調され、前記放射線のパターンの強度が再生され、前記部分はB2O3と 少なくともGeO2およびSiO2のうちのいずれか1つを含んでいるガラス組 成物から形成されている請求項1乃至9のいずれか1項記載の光装置の製造方法 。
  11. 11.前記放射線の波長は225乃至275nmの範囲内にある請求項10記載 の方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015507754A (ja) * 2011-11-17 2015-03-12 コーニング インコーポレイテッド スパークル低減面を備えた多色画素化ディスプレイ
WO2019138821A1 (ja) * 2018-01-11 2019-07-18 住友電気工業株式会社 光デバイスおよび光デバイスの製造方法

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1265221C (zh) * 1994-02-17 2006-07-19 住友电气工业株式会社 光波导及其制作方法
GB2301678B (en) * 1995-04-28 1999-02-24 Univ Southampton Optical waveguide device
US6104852A (en) * 1996-01-18 2000-08-15 British Telecommunications Public Limited Company Optical waveguide with photosensitive refractive index cladding
US5896484A (en) * 1996-02-15 1999-04-20 Corning Incorporated Method of making a symmetrical optical waveguide
US5949934A (en) * 1996-04-05 1999-09-07 Fujikura, Ltd. Optical waveguide grating and production method therefor
DE69728955T2 (de) 1996-12-20 2005-04-14 Corning Inc. Athermalisierte codotierte optische Wellenleitervorrichtung
US6233381B1 (en) 1997-07-25 2001-05-15 Corning Incorporated Photoinduced grating in oxynitride glass
US6549706B2 (en) 1997-07-25 2003-04-15 Corning Incorporated Photoinduced grating in oxynitride glass
US6058231A (en) * 1998-02-13 2000-05-02 3M Innovative Properties Company Boron-doped optical fiber
SE512381C2 (sv) 1998-04-01 2000-03-06 Iof Inst Foer Optisk Forskning Optisk kropp
FR2779238B1 (fr) * 1998-06-02 2003-06-27 Alsthom Cge Alkatel Fibre optique filtrante a profil de photosensibilite modifie
FR2779239B1 (fr) 1998-06-02 2003-06-27 Alsthom Cge Alkatel Fibre optique filtrante courte
US6298184B1 (en) * 1998-12-04 2001-10-02 Cidra Corporation Method and apparatus for forming a tube-encased bragg grating
JP2000266945A (ja) 1999-01-25 2000-09-29 Alcatel 傾斜および線形チャープを有するフィルタ光導波路
FR2788859B1 (fr) * 1999-01-25 2002-07-19 Cit Alcatel Fibre optique photosensible pour filtre a reseau de bragg, methode de fabrication de ladite fibre, et compensateur de dispersion chromatique et de pente de dispersion chromatique comprenant une telle fibre
KR100322135B1 (ko) * 1999-03-11 2002-02-04 윤종용 잔류 기계적 스트레스를 최대화하는 광섬유 및 이를 이용한 광섬유 격자 제작방법
US6573026B1 (en) 1999-07-29 2003-06-03 Corning Incorporated Femtosecond laser writing of glass, including borosilicate, sulfide, and lead glasses
US6977137B2 (en) 1999-07-29 2005-12-20 Corning Incorporated Direct writing of optical devices in silica-based glass using femtosecond pulse lasers
KR100334801B1 (ko) * 1999-09-09 2002-05-02 윤종용 장주기 광섬유 격자 필터장치
US6796148B1 (en) 1999-09-30 2004-09-28 Corning Incorporated Deep UV laser internally induced densification in silica glasses
US6652972B1 (en) * 1999-11-01 2003-11-25 Schott Glass Technologies Inc. Low temperature joining of phosphate glass
US20040247826A1 (en) 2000-06-20 2004-12-09 Conzone Samuel David Glass ceramic composites
EP1322565A4 (en) * 2000-07-31 2005-09-28 Corning Inc UV PHOTOSENSITIVE MELTED GERMANIUM SILICATE GLASSES
US6731839B2 (en) 2000-07-31 2004-05-04 Corning Incorporated Bulk internal Bragg gratings and optical devices
US6510264B2 (en) * 2000-07-31 2003-01-21 Corning Incorporated Bulk internal bragg gratings and optical devices
US6632759B2 (en) 2000-07-31 2003-10-14 Corning Incorporated UV photosensitive melted germano-silicate glasses
US6828262B2 (en) 2000-07-31 2004-12-07 Corning Incorporated UV photosensitive melted glasses
EP1314059A4 (en) * 2000-07-31 2005-11-09 Corning Inc VOLUME INTERNAL BRAGG GRIDS AND OPTICAL COMPONENTS
US6882782B2 (en) * 2000-11-01 2005-04-19 Schott Glas Photonic devices for optical and optoelectronic information processing
JP2002171016A (ja) 2000-11-30 2002-06-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フィルタ、光増幅システムおよび光通信システム
WO2002079829A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-10 Optical Power Systems Ring core fiber
WO2003009011A2 (en) 2001-07-20 2003-01-30 Nufern Optical fiber grating having high temperature insensitivity
US6829911B2 (en) * 2001-08-13 2004-12-14 Corning Incorporated Making a glass optical fiber with a grating thereon
US6904214B2 (en) 2002-05-14 2005-06-07 Nufern Method of providing an optical fiber having a minimum temperature sensitivity at a selected temperature
US6950591B2 (en) * 2002-05-16 2005-09-27 Corning Incorporated Laser-written cladding for waveguide formations in glass
EP1408354A1 (en) * 2002-10-10 2004-04-14 Corning O.T.I. SRL Optical fiber with Bragg grating
US20050226580A1 (en) * 2004-04-08 2005-10-13 Samson Bryce N Optical fiber for handling higher powers
US20090016686A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-15 Nufern Optical fiber gratings for handling increased power levels and methods of making
PL216019B1 (pl) * 2008-09-19 2014-02-28 Telekomunikacja Polska Spolka Akcyjna Swiatlowód mikrostrukturalny i sposób wytwarzania swiatlowodu mikrostrukturalnego

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4097258A (en) * 1974-05-17 1978-06-27 Hoya Glass Works, Ltd. Optical fiber
US4243398A (en) * 1978-02-09 1981-01-06 Nippon Electric Co., Ltd. Method of producing dielectric diffraction gratings or dielectric multilayer interference filters
JPS56160341A (en) * 1980-05-16 1981-12-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical fiber
AU531893B2 (en) * 1981-08-19 1983-09-08 Hitachi Cable Ltd. d
US4618211A (en) * 1984-03-12 1986-10-21 At&T Bell Laboratories Optical fiber tap with activatable chemical species
WO1986001303A1 (en) * 1984-08-13 1986-02-27 United Technologies Corporation Method for impressing grating within fiber optics
FR2579044B1 (fr) * 1985-03-13 1988-02-26 Commissariat Energie Atomique Dispositif de multiplexage de plusieurs signaux lumineux en optique integree
JPH0621891B2 (ja) * 1986-02-17 1994-03-23 工業技術院長 光導波路の製造方法
GB8902512D0 (en) * 1989-02-04 1989-03-22 Plessey Co Plc A method for the manufacture of a waveguide mixer
FR2660440B1 (fr) * 1990-04-03 1992-10-16 Commissariat Energie Atomique Composant optique integre protege contre l'environnement et son procede de fabrication.

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015507754A (ja) * 2011-11-17 2015-03-12 コーニング インコーポレイテッド スパークル低減面を備えた多色画素化ディスプレイ
WO2019138821A1 (ja) * 2018-01-11 2019-07-18 住友電気工業株式会社 光デバイスおよび光デバイスの製造方法
GB2583598A (en) * 2018-01-11 2020-11-04 Sumitomo Electric Industries Optical device and method for manufacturing optical device

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