KR19990082609A - 대칭성 광도파관의 제조방법 - Google Patents

대칭성 광도파관의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR19990082609A
KR19990082609A KR1019980706348A KR19980706348A KR19990082609A KR 19990082609 A KR19990082609 A KR 19990082609A KR 1019980706348 A KR1019980706348 A KR 1019980706348A KR 19980706348 A KR19980706348 A KR 19980706348A KR 19990082609 A KR19990082609 A KR 19990082609A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refractive index
photorefractive
layer
waveguide
optical
Prior art date
Application number
KR1019980706348A
Other languages
English (en)
Inventor
니콜라스 에프. 보렐리
크리스티앙 레르미니오
리차드 오. 머쉬메어
Original Assignee
알프레드 엘. 미첼슨
코닝 인코포레이티드
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알프레드 엘. 미첼슨, 코닝 인코포레이티드 filed Critical 알프레드 엘. 미첼슨
Publication of KR19990082609A publication Critical patent/KR19990082609A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02114—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by enhanced photosensitivity characteristics of the fibre, e.g. hydrogen loading, heat treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S359/00—Optical: systems and elements
    • Y10S359/90—Methods

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 광학 소자(30)를 형성하는데 사용하기 위한 구조물 및 상기 소자(30)의 제조방법에 관한 것이다. 상기 구조물은 바디내에 광굴절-민감성 소자의 집중을 갖는 광학 물질(34, 36, 38)의 비-도파 물질의 비-도파 바디를 포함하는데, 상기 바디의 한 부분(40)을 화학 복사선(42)에 의해 조사시켜 조사된 부분의 굴절률이 증가된다. 광학 물질(34, 36, 38)의 비-도파 바디를 제공하는 단계; 상기 바디에 광굴절-민감성 소자의 집중을 제공하는 단계; 광학 물질의 비-도파 바디를 수소, 중수소, 및 이들의 혼합물중 하나를 포함하는 대기와 접촉시키는 단계; 및 광학 물질의 비-도파 바디의 한 부분(40)을 화학 복사선(42)에 노출시켜 노출된 부분의 굴절률이 증가되는 단계를 포함하는 광학 소자(30)의 제조방법에 관한 것이다. 상기 구조물 및 방법은 대칭성 평면 도파관, 광섬유 도파관, 및 격자와 같은 다른 광학 소자를 형성하는데 사용할 수 있다.

Description

대칭성 광도파관의 제조방법
본 출원은 35 USC§119(e)항하에서 1996년 2월 15일자로 출원된 미합중국 가출원 제 60/011,713호의 우선권을 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 평면 도파관(planar waveguide)과 같은 광학 디바이스의 제조방법, 특히 초기에 광굴절-민감성 소자(photorefractive-sensitive component)를 함유하는 비-도파구조물(non-waveguiding structure)로부터 광도파관 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 구조물을 수소로 적재시키고, 상기 구조물의 한 부분을 화학 복사선(actinic radiation)에 선택적으로 노출시켜 그 부분의 굴절률을 변화시켜 도파관을 형성하는 것이다. 또한 본 발명은 이러한 방법에 이용하기 위한 구조물 및 이러한 방법에 의해 제조된 제품에 관한 것이다.
발명의 배경
인-라인 광섬유 회절격자(In-line optical fiber diffraction grating)은 공지이다. 인-라인 격자를 광섬유에 기입(write)하는 하나의 방법은 상기 섬유의 한 부분에 화학(통상적으로 UV) 복사선의 두 빔(beam)을 간섭시키는 단계를 포함한다. 상기 두 빔은 횡방향으로 상기 섬유상에 입사되고, 상기 두 빔(및 복사선의 파장) 사이의 각은 격자 간격을 한정한다. 통상적으로 섬유 격자는 게르마늄으로 도핑된 섬유에서 형성되고, 화학 복사선에 대한 게르마늄으로 도핑된 섬유의 민감성은 열수소처리에 의해 증대된다. 상기 수소적재(hydrogen loading)는 미리-결정된 압력 및 온도에서 실시된다. 이러한 방법은 섬유 또는 평면 실리카 도파관에 격자를 기입하고, 평면 광도파관의 코어층(core layer)에 채널(channel)을 기입하는데 사용될 수 있다. 예를 들어 실리카 유리와 같은 도파관 유리는 게르마늄 디옥사이드와 같은 광굴절-민감성 소자를 함유해야 한다.
미합중국 특허 제 5,235,659호 및 미합중국 특허 제 5,287,427호에는 실리카를 기초로한 광도파관(섬유 및 평면 도파관)에서, 최대 250℃의 온도에서 도파관의 적어도 한 부분을 적절한 압력하에서 수소에 노출시키는 단계 및 상기 노출된 부분의 일부를 화학 복사선으로 조사시키는 단계를 포함하는 처리에 의해 큰 표준화된 굴절률 변화를 얻을 수 있음이 기재되어 있다. 특히, 평면 도파관의 굴절률을 변화시키는 방법이 기재되어 있다(col. 5, 34행 내지 col. 6, 9행). 예를 들어 유리 실리카의 하부 클래딩층(cladding layer), 중간 (코어) 게르마노실리케이트층, 및 유리 실리카의 상부 클래딩층으로 형성된 실리콘 기판을 포함하는 층진 구조물이 형성된다. 이 구조물은 코어층의 세로면에 도파 특성들을 갖지만, 코어층의 가로면에서 복사선을 제한시키지 않는다. 가로 제한(confinement)은 상기 구조물을 수소로 적재시키고 상기 층진 구조물에 수직인 초점맞추어진 화학 복사선으로 상기 구조물을 조사(irradiating)시켜 미리 결정된 방법으로 상기 구조물에 걸쳐서 빔을 이동시킴으로해서 달성된다. 게르마노실리케이트의 조사 영역에서의 굴절률은 측면 가이딩(lateral guiding)이 제공될 때 상기 코어의 인접한 측면부 이상으로 상승된다. 상기 클래딩층의 굴절률은 필수적으로 변화하지 않는다.
미합중국 특허 제 5,235,659호에 기재된 바와 같이, 상기 구조물에서, 기입은 평면 도파관 특성이 이미 존재하는 층진 구조물에서 실시되는데, 이것은 게르마늄 도펀트를 함유하는 코어층이 도펀트가 부족한 언더클래드(underclad) 및 오버클래드(overclad)층 이상의 굴절률을 갖는다는 사실에 의해 이미 세로 제한이 제공되었기 때문이다. 상기 기입이 실시된 후에, 코어층의 조사영역의 굴절률은 더욱 증가된다. 코어 및 클래딩층의 기입영역의 위아래사이에서 굴절률의 차이는 코어의 기입된 영역 및 도펀트를 함유한 코어층의 인접 측면 영역 사이에서의 굴절률의 차이보다 더 클 것이다. 상기 평면 도파관의 단점은 비대칭성 도파관이라는 것으로, 기입된 영역 및 인접 영역 사이의 굴절률 차가 모든 방향에 있어서 동일하지 않다는 것이다. 상기 구조물에서, 굴절률의 차는 가로방향에서의 채널 도파관 및 포위 구조물(surrounding structure) 사이보다 세로차원에서의 채널 도파관 및 포위 구조물 사이가 더 크다. 따라서, 상기 모드(mode)는 횡측으로 거의 가이드되지 않고, 세로 방향으로 확장된다.
비대칭성 도파관은 상기 구조물에서 전파된 비대칭성 모드 필드 때문에 불리하다. 결론적으로 단일 모드 섬유에서의 커플링 손실(coulping loss) 및 큰 분극화 의존성이 증가하게 된다. 상기 비대칭성 도파관의 모드 필드는 폭보다 길이가 큰 직사각형의 도파관 단면을 제조하여 순환적으로 제조될 수 있다. 이러한 방법은 높은 커플링 손실의 문제를 극복할 것이다. 그러나, 이러한 방법은 커플링이 채널 도파관 및 평면 또는 "슬랩" 도파관 사이에서 발생할 것이라는 사실로부터 실시된다. 이러한 커플링은 평면 도파관에 대한 채널 도파관의 아이젠모드(eigenmode)의 전파상수의 균등화에 상응하는 선택된 파장에서 전송손실을 초래할 것이다. 대칭성 평면 도파관을 위한 본 발명은 "슬랩" 도파관을 갖지 않아서, 이러한 손실이 발생시키지 않을 것이다.
본 발명의 목적은 대칭성 도파관 특성을 갖는 도파관을 제조하는데 사용하기 위한 비-도파 구조물을 제공하는데 있다.
발명의 요약
간단히 설명하면, 본 발명은 광학 물질의 비-도파 바디를 포함하는 광학 소자를 제조하는데 사용하기 위한 구조물; 및 화학 복사선의 빔으로 상기 바디의 한 부분을 조사하여 조사된 부분의 굴절률이 증가되도록 상기 바디내의 광굴절-민감성 소자의 집중(concentration)을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 광학 물질의 비-도파 바디를 제공하는 단계; 상기 바디에 광굴절-민감성 소자의 집중을 제공하는 단계; 광학 물질의 비-도파 바디를 수소, 중수소(deuterium), 및 이들의 혼합물 중의 하나를 포함하는 대기와 접촉시키는 단계; 및 광학 물질의 비-도파 바디의 한 부분을 화학 복사선에 노출시켜 상기 노출된 부분의 굴절률을 증가시키는 단계를 포함하는 광학 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 구조물 및 방법은 비대칭성 평면 도파관, 광섬유 도파관 및 격자와 같은 다른 광학 소자를 형성하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 선택된 값의 굴절률을 갖는 광학 물질의 제 1 및 제 2층; 및 도파를 막기 위해 상기 제 1 및 제 2층의 값과 충분히 근접한 굴절률을 갖고, 광굴절-민감성 소자의 선택된 집중을 포함하는 상기 제 1 및 제 2층사이에 침적된 광학 물질의 제 3층을 포함하는 대칭성 평면 도파관을 형성하는데 사용하기 위한 구조물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 선택된 값의 굴절률을 갖는 광학 물질의 제 1 및 제 2층; 및 도파를 막기 위해 상기 제 1 및 제 2층의 값과 충분히 근접한 굴절률을 갖고, 광굴절-민감성 소자의 선택된 집중을 포함하는 상기 제 1 및 제 2층사이에 침적된 광학 물질의 제 3층을 제공하는 단계; 상기 광학 물질의 적어도 제 3층을 수소, 중수소 및 이들의 혼합물 중 하나를 포함하는 대기와 접촉시키는 단계; 및 광학 물질의 제 3층의 한 부분을 화학 복사선에 노출시켜 노출된 부분의 굴절률이 충분히 변화하여 대칭성 도파관을 형성하는 단계를 포함하는 대칭성 평면 도파관을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 선택된 값의 굴절률을 갖는 광학 물질의 제 1 및 제 2층; 및 도파를 막기 위해 상기 제 1 및 제 2층의 값과 충분히 근접한 굴절률을 갖고, 광굴절-민감성 소자의 선택된 집중을 포함하는 상기 제 1 및 제 2층사이에 침적된 광학 물질의 제 3층; 및 대칭성 도파관을 제조하기 위해 충분히 화학 복사선의 빔에 노출시켜서 증가된 굴절률을 갖는 상기 제 3층내의 영역을 포함하는 대칭성 평면 도파관을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 선택된 값의 굴절률을 갖는 광섬유 물질의 클래딩층; 및 도파를 막기 위해 상기 클래딩층의 값과 충분히 근접한 굴절률을 갖고, 광굴절-민감성 소자의 선택된 집중을 포함하는 상기 클래딩층에 의해 둘러싸인 광섬유 물질의 코어를 포함하는 광섬유 도파관을 형성하는데 사용하기 위한 구조물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 선택된 값의 굴절률을 갖는 광섬유 물질의 클래딩층을 제공하는 단계; 및 도파를 막기 위해 상기 클래딩층의 값과 충분히 근접한 굴절률을 갖고, 광굴절-민감성 소자의 선택된 집중을 포함하는 상기 클래딩층으로 둘러싸인 광섬유 물질의 코어를 제공하는 단계; 광섬유 물질의 적어도 코어를 수소, 중수소 및 이들의 혼합물 중 하나를 포함하는 대기와 접촉시키는 단계; 및 광섬유 물질의 코어의 한 부분을 화학 복사선에 노출시켜 노출된 부분의 굴절률이 충분히 변화하여 상기 도파관을 형성하는 단계를 포함하는 광섬유 도파관을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 새로운 목적은 첨부된 청구범위에 상세히 진술되어 있다. 본 발명의 그 이상의 목적 및 효과와 함께 본 발명은 첨부된 도면과 연관지어 본 발명의 바람직한 구체예 중 상세한 설명을 참고하여 완전히 설명될 것이다.
도 1은 도파관을 제조하는데 사용된 구조물의 개략도이고,
도 2는 평면 도파관의 개략도이며,
도 3은 광섬유 도파관의 개략도이다.
여기서 진술된 바와 같이, 광도파관은 통상적으로 비교적 낮은 굴절률 물질의 클래딩으로 적어도 부분적으로 둘러쌓이고 광파장의 전자기 복사선을 통해 전송하기 위해 적용된 비교적 높은 굴절률 유리의 코어를 포함하는 확장된 구조물이다. 효과적인 단일 모드 도파관에 있어서, 바람직한 굴절률 차(규정된 델타)는 10-4이상이고, 바람직하게 10-3내지 10-2또는 그 이상이다.
본 발명은 비-도파 구조물로부터, 예를 들어 평면 도파관, 섬유 도파관 또는 섬유 또는 평면 도파관에서 광학 격자와 같은 광학 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 대칭성 평면 도파관을 제조하기 위한 본 발명의 구체예에서, 상기 방법은 유리 산화물(oxide glass)의 비-도파 바디를 포함하는 구조물을 제공하는 단계, 상기 구조물을 수소에 노출시키는 단계, 및 화학 복사선으로 상기 구조물의 한 부분을 조사하여 조사된 부분의 굴절률을 변화시켜 도파관 채널을 형성시키는 단계를 포함한다.
도 1은 평면 도파관을 제조하는데 사용하기 위한 구조물(20)을 도시한다. 상기 구조물(20)은 광학 기판(22), 하부 클래딩층(24), 코어층(26), 및 상부 클래딩층(28)을 포함한다. 상기 기판(22)은 통상적으로 상부에 도파관이 침적되는 실리콘 또는 실리콘 디옥사이드(silicon dioxide) 웨이퍼(wafer)이다. 그러나, 일부 구조물에서는 하부 클래딩층이 기판층으로 제공된다.
종래의 도파관에서, 하부 및 상부 클래딩층(24, 28)은 통상적으로 실리카 유리이고, 각 층은 굴절률 n0를 갖는다. 통상적으로 상기 층(24)은 유리 실리카(vitreous silica)이고, 층(28)은 붕소 산화물 및 오산화 인산을 함유하고, 유리 실리카와 동일한 굴절률을 갖는 실리카이다. 코어층(26)은 일반적으로 게르마노실리케이트, 즉, 광굴절-민감성 게르마늄 옥사이드로 도핑된 유리 실리카이고, 굴절률 n1을 가지며, 여기서 n1>n0이다. 통상적으로 델타(delta)는 약 10-5이다. 상기 구조물은 상기 층들에 수직인 도파 특성을 갖는다. 상기 구조물의 수소적재 및 광굴절-민감성 게르마늄을 함유하는 코어층의 선택된 영역의 연속적 화학 복사선은 조사된 영역의 굴절률을 n2까지 증가시켜, n2>n1>n0이다. 클래딩층 및 나머지 코어층의 굴절률은 필수적으로 변화되지 않는다. 상기 구조물은 상기 코어층 내에서 한정된 도파관 영역을 갖는데, 여기서 코어의 조사된 영역 및 인접 클래딩층 사이의 굴절률 차는 측면방향에서 코어의 조사된 영역 및 인접 코어층 사이에서의 굴절률 차보다 커서 비대칭성 (슬랩) 도파관이 한정된다.
본 발명의 도파관에서, 상기 코어층(26)은 일반적으로 굴절률 n1을 갖는 광굴절-민감성 유리 산화물층이다. 상기 유리 산화물은 일반적으로 광굴절-민감성 도펀트로서 게르마늄 옥사이드를 포함한다. 적절한 유리는 실리콘 디옥사이드가 주성분인 게르마노실리케이트를 포함한다. 도파관을 기입하는데 필요로 되는 광굴절 효과를 달성하기 위해 요구되는 높은 실리카 유리의 게르마니아 함량은 바람직하게 10중량%이상이다. 그러나, 게르마늄 디옥사이드가 주성분인 유리 산화물이 또한 사용될 수 있다. 본 발명의 중요한 특징은 클래딩층(24, 28)이 굴절률 n0를 갖는 실리카 유리와 같은 유리 산화물을 포함하고, 여기서 n1은 거의 n0와 동일하다. 상기 구조물은 세 개의 모든 층이 필수적으로 동일한 굴절률을 가질 때 어떠한 도파 특성도 갖지 않는다. 관심파장에서 도파가 발생하지 않는 한 n1이 n0보다 약간 작거나 커지는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 클래딩층 및 코어층은 실리카 유리를 포함하고, 또한 상기 클래딩층은 게르마늄 디옥사이드와 같은 광굴절-민감성 소자를 함유하는 코어층 실리카 유리의 대략 굴절률까지 상승시키기 위한 광굴절-둔감성 소자(photorefractive-insensitive component)를 함유할 수 있다. 굴절률을 상승시키기 위한 적절한 광굴절-둔감성 소자는 티타늄 디옥사이드 및 오산화 인산을 포함한다. 본 발명의 또 다른 구체예에서, 유리의 굴절률을 낮추는 광굴절-둔감성 소자, 예를 들어 붕소 산화물도 클래딩층에 첨가될 수 있다. 마찬가지로, 상기 코어층은 클래딩층의 굴절률과 일치하도록 굴절률을 증가 또는 감소시키기 위한 광굴절-둔감성 소자의 양을 변화시키는 광굴절-민감성 소자를 또한 함유할 수 있다.
본 발명의 통상적인 구체예에서, 하나 또는 그 이상의 광굴절-둔감성 소자들은 세 개의 모든 층에 첨가되고, 광굴절-민감성 소자는 굴절률을 일치시키기 위해 코어층에만 존재한다.
도 2를 참조하면, 기판층(32), 하부 클래딩층(34), 코어층(36), 및 상부 클래딩층(38)을 갖는 본 발명의 도파관 구조물(30)을 도시하는데, 여기서 상부 클래딩층은 명확한 설명을 위해 부분적으로 제거하였다. 상부 및 하부 클래딩층 모두는 굴절률 n0를 갖고, 코어층은 굴절률 n1을 가지며, 여기서 n0및 n1은 필수적으로 동일하다. 상기 구조물(30)은 비도파성이다.
도파관 구조물에서 도파관을 제조하기 위해 상기 평면 구조물(30)을 우선 수소 분자로 적재시킨다. 특정 응용분야에서는, 중수소 또는 수소 및 중수소의 혼합물도 사용될 수 있다. 적재후 수소분자의 농도가 더 높아질수록, 발생되는 굴절률 변화도 더 커진다. 수소 포화(hydrogen impregnation)는 충분히 높은 온도에서 실시되어 수소가 유리와 반응하지 않고 확산된다. 또한 고압, 예를 들어 100기압하에서 실시하는 것이 바람직하다. 얻어진 수소의 농도는 적재 압력에 선형적이다. 적재 시간은 침투가 요구되는 표면 이하의 깊이로 나타낸다. 따라서, 적재된 수소는 유리내의 광반응을 증가시키고, 화학 복사선은 굴절률 변화를 일으킨다.
상기 평면 구조물의 수소적재는 12시간 내지 7일에 걸쳐서 20℃ 내지 250℃사이 및 10 내지 300 수소기압에서 통상적으로 실시된다. 따라서, 상기 제조된 구조물을 예를 들어 20펄스/초(20 pulse/sec.)에서 0.5∼2시간동안의 240mJ/펄스인 엑시머 레이저(eximer laser)에서 약 248nm의 UV 복사선까지에 노출시켜 굴절률의 바람직한 변화를 유도한다.
본 발명의 구조물에 있어서 굴절률의 바람직한 증가는 10mm 두께의 SiO2층을 포함하고 100수소기압에서 3일동안 85℃에서 6mm의 두께를 갖는 도핑된 실리카 유리(79중량% SiO2, 5중량% B2O3, 2중량% P2O5, 및 14중량% GeO2)의 하부층을 갖는 평면 구조물을 유지시켜 얻어진다. 이러한 구조물을 예를 들어 20펄스/초에서 0.5시간동안의 300mJ/펄스인 엑시머 레이저에서 약 248nm의 UV 복사선까지에 노출시켜 5.5×10-3의 굴절률 변화를 유도한다.
미합중국 특허 제 5,287,427호에 기재된 실시예의 결과는 25mm 두께의 SiO2층을 포함하고, 187수소기압에서 6일동안 21℃에서 하부 게르마노실리케이트 유리층(8mm의 두께, 2.6몰% GeO2)을 갖는 평면 구조물을 유지하는 것을 요구한다. 이것이 UV 복사선에 노출된 후에 4×10-3의 굴절률 변화를 갖는 게르마니아로 도핑된 유리에 도파관 코어를 생성시키기 위해 충분한 수소 적재를 초래하는 것으로 추정된다. 당업자라면 바람직한 굴절률 변화를 유도하기 위해 요구되는 일련의 조건의 최소의 실험치를 일반적으로 결정할 수 있을 것이다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 구조물(30)의 한정된 영역(40)은 UV광과 같은 화학 복사선(42)에 노출되어 도파관을 한정시킨다. 상기 노출은 몇 마이크론정도의 웨이스트(waist)를 갖는 초점맞춰진 빔의 형태로 되거나, 마스크(mask)를 통해 노출된다. 상기 코어의 조사 영역(40)의 굴절률은 n2>n1이고 n1=n0이도록 n2까지 증가된다. 상기 구조물은 코어층(36)내의 한정된 도파관 영역(또는 채널)(40)을 갖고, 여기서 세로방향에서 채널 및 인접 클래딩층 사이의 굴절률 차 및 측면 방향에서 채널 및 인접 코어층 사이의 굴절률 차는 필수적으로 동일하고, 따라서 대칭성 도파관이 한정된다. 도파관의 형태는 중요하지 않고, "슬랩" 도파관 효과가 없기 때문에 전송 손실이 없다.
본 발명의 평면 도파관에서, 바람직하게 코어층은 50∼90중량% SiO2, 0∼20중량% B2O3, 0∼10중량% P2O5, 및 1∼30중량% GeO2를 함유하는 게르마노실리케이트를 포함한다.
바람직한 하나의 구체예에서, 상기 코어층은 79중량% SiO2, 5중량% B2O3, 2중량% P2O5, 및 14중량% GeO2를 포함한다.
바람직한 또 다른 구체예에서, 상기 코어층은 63중량% SiO2, 7중량% B2O3, 8중량% P2O5, 및 23중량% GeO2를 포함한다.
본 발명의 평면 도파관에서, 클래딩층은 바람직하게 게르마늄 옥사이드가 없는 코어층의 것과 유사한 유리로 형성된다. 바람직한 일치 굴절률은 예를 들어 50∼100중량% SiO2, 0∼20중량% B2O3, 0∼30중량% P2O5의 성분의 정도를 변화시켜 얻어진다.
각 층이 필수적으로 동일한 굴절률을 갖도록 광굴절-둔감성 소자의 적절한 집중과 함께 각 광학층에 광굴절-민감성 소자의 다른 집중을 갖는 구조물을 갖는 것 또한 가능하다. 수소를 적재시키고, 화학 복사선으로 구조물을 조사시킬 때 대칭성 도파관이 상기 코어층에 형성된다.
초기에 비-도파 구조물로부터 본 발명에 의해 얻어진 대칭성 평면 도파관은 평면내 및 평면에 수직인 방향에서 동일한 전파 상수를 갖는 대칭성 모드 필드를 이중축으로 갖는 광가이딩 구조물(light guiding structure)을 초래한다. 상당한 커플링 손실이 저하되고, 기하학적 복굴절(분극화 의존성)의 위험이 제거된다.
본 발명은 또한 다른 층의 도시에 있어서 조성물의 다른 범위를 제공한다.
전술한 본 발명은 광섬유 도파관을 포함하는 다양한 광학 디바이스에서 구체화될 수 있다. 다른 잠재적인 응용분야는 섬유 델타의 온-라인 터닝(on-line tuning), 솔리톤 전파(soliton propagation)를 위한 분산 감소 섬유, 단열 테이퍼(adiabatic taper), 격자, 센서 등을 포함한다.
도 3을 참조하면, 광섬유 물질의 코어(54)를 둘러싼 광섬유 물질의 클래딩층(52)을 포함하는 광섬유 도파관을 형성하는데 사용하기 위한 구조물(50)을 나타낸 것이다. 코어(54)는 클래딩 및 코어의 굴절률이 화학 복사선의 조사전에 도파를 막기 위해 충분히 근접하도록 다량의 광굴절 민감성 소자를 함유한다. 클래딩층의 물질은 전술한 대칭성 평면 도파관의 클래딩층의 것과 유사하다. 광섬유 코어는 바람직하게 예를 들어 게르마늄으로 도핑된 실리카 유리, 또는 게르마니아 유리와 같은 광굴절-민감성 소자로 도핑된 유리 산화물이다. 코어의 수소 적재 및 UV 조사는 상기 코어에 도파관 채널을 형성하기 위해 전술한 대칭성 평면 도파관과 같은 동일한 방법으로 필수적으로 실시된다. 상기 채널은 UV 노출에 의해 균일하거나 변화되는 강도로 생성될 것이다. 클래딩 및 코어 사이의 규정된 굴절률 차(델타)는 균일할 수 있거나, 코어의 길이를 따라 변화할 수 있다. 강도를 변화시키고, 또는 조사를 실시하여 격자와 같은 다른 특징들이 코어내에서 또한 기입될 수 있다.
동일하거나 거의 일치되는 코어 및 클래딩층의 굴절률을 우선하는 것은 코어가 예를 들어 10중량% 게르마니아 이상의 다량의 광굴절-민감성 물질을 함유하게 하고, 이것은 섬유의 델타를 초점맞추지 않고 어디에서나 높아지게 한다. 고함량의 광굴절-민감성 물질이 바람직한데, 이는 강한 광굴절 효과가 섬유에 구조를 기입하는 것을 용이하게 하기 때문이다. 저델타는 표준 통신 섬유에서 커플링 손실을 최소화하기 위해 바람직하다.
본 발명은 바람직한 구체예를 통해 설명되었지만, 하기 청구범위에서 기재된 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 변경될 수 있다.

Claims (33)

  1. 광학 물질의 비-도파 바디; 및
    상기 바디의 한 부분을 화학 복사선으로 조사하여 조사된 부분의 굴절률을 증가시키기 위한 상기 바디에서의 광굴절-민감성 소자의 집중을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자의 형성을 위해 사용하기 위한 구조물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 바디의 굴절률이 조사전에 실질적으로 균일함을 특징으로 하는 구조물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 바디의 조사된 부분이 상기 바디의 나머지 부분보다 큰 굴절률을 갖고, 대칭성 평면 광도파관의 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 구조물.
  4. 선택된 값의 굴절률을 갖는 광학 물질의 제 1 및 제 2층; 및
    도파를 막기 위해 상기 제 1 및 제 2층의 값과 충분히 근접한 굴절률을 갖고, 광굴절-민감성 소자의 선택된 집중을 포함하는 상기 제 1 및 제 2층사이에 침적된 광학 물질의 제 3층을 포함하는 것을 특징으로 하는 대칭성 평면 도파관을 형성하기 위해 사용하기 위한 구조물.
  5. 제 4항에 있어서, 광학 물질의 각 층이 유리 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 유리 산화물이 실리카 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 광굴절-민감성 물질이 게르마늄 디옥사이드인 것을 특징으로 하는 구조물.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 3층이 적어도 10중량% 게르마늄 디옥사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2층이 제 1의 광굴절-둔감성 소자를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제 1의 광굴절-둔감성 소자가 붕소 산화물, 오산화 인산, 티타늄 디옥사이드, 및 이들의 혼합물중의 하나임을 특징으로 하는 구조물.
  11. 제 4항에 있어서, 상기 제 3층이 제 2의 광굴절-둔감성 소자를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제 2의 광굴절-둔감성 소자가 붕소 산화물, 오산화 인산, 티타늄 디옥사이드, 및 이들의 혼합물중의 하나임을 특징으로 하는 구조물.
  13. 제 4항에 있어서, 상기 제 3층이 50∼90중량% SiO2, 0∼20중량% B2O3, 0∼10중량% P2O5, 및 1∼30중량% GeO2를 함유하는 게르마노실리케이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물.
  14. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2층이 50∼100중량% SiO2, 0∼20중량% B2O3, 0∼30중량% P2O5를 함유하는 실리카 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물.
  15. 제 4항에 있어서, 상기 제 3층이 수소, 중수소 및 이들의 혼합물중 하나를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물.
  16. 선택된 값의 굴절률을 갖는 광학 물질의 제 1 및 제 2층;
    도파를 막기 위해 상기 제 1 및 제 2층의 값과 충분히 근접한 굴절률을 갖고, 광굴절-민감성 소자의 선택된 집중을 포함하는 상기 제 1 및 제 2층사이에 침적된 광학 물질의 제 3층; 및
    대칭성 도파관을 제조하기에 충분한 화학 복사선의 빔에 노출시켜서 증가된 굴절률을 갖는 제 3층내의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 대칭성 평면 도파관.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 각 광학 물질이 실리카 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2층이 붕소 산화물, 오산화 인산, 티타늄 디옥사이드, 및 이들의 혼합물중 하나를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 광굴절-민감성 물질이 게르마늄 디옥사이드인 것을 특징으로 하는 도파관.
  20. 광학 물질의 비-도파 바디를 제공하는 단계;
    상기 바디에 광굴절-민감성 소자의 집중을 제공하는 단계;
    광학 물질의 비-도파 바디를 수소, 중수소, 및 이들의 혼합물중 하나를 포함하는 대기와 접촉시키는 단계; 및
    광학 물질의 비-도파 바디의 한 부분을 화학 복사선에 노출시켜 노출된 부분의 굴절률을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자의 제조방법.
  21. 선택된 값의 굴절률을 갖는 광학 물질의 제 1 및 제 2층을 제공하는 단계;
    도파를 막기 위해 상기 제 1 및 제 2층의 값과 충분히 근접한 굴절률을 갖고, 광굴절-민감성 소자의 선택된 집중을 포함하는 상기 제 1 및 제 2층사이에 침적된 광학 물질의 제 3층을 제공하는 단계;
    광학 물질의 적어도 제 3층을 수소, 중수소 및 이들의 혼합물 중 하나를 포함하는 대기와 접촉시키는 단계; 및
    광학 물질의 제 3층의 한 부분을 화학 복사선에 노출시켜 노출된 부분의 굴절률이 충분히 변화하여 대칭성 도파관을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대칭성 평면 도파관의 제조방법.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 광굴절-민감성 물질이 게르마늄 디옥사이드인 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2층은 제 1의 광굴절-둔감성 소자를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 제 1의 광굴절-둔감성 소자가 붕소 산화물, 오산화 인산, 티타늄 디옥사이드 및 이들의 혼합물중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 21항에 있어서, 상기 제 3층이 제 2의 광굴절-둔감성 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 제 2의 광굴절-둔감성 소자가 붕소 산화물, 오산화 인산, 티타늄 디옥사이드 및 이들의 혼합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 1항에 있어서, 상기 바디의 조사된 부분이 상기 바디의 나머지 부분보다 큰 굴절률을 갖고, 광섬유 도파관의 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 선택된 값의 굴절률을 갖는 광섬유 물질의 클래딩층; 및
    도파를 막기 위해 상기 클래딩층의 값과 충분히 근접한 굴절률을 갖고, 광굴절-민감성 소자의 선택된 집중을 포함하는 상기 클래딩층에 의해 둘러싸인 광섬유 물질의 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 도파관을 형성하는데 사용하기 위한 구조물.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 각 광섬유 물질이 실리카 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 광굴절-민감성 물질이 게르마늄 디옥사이드인 것을 특징으로 하는 구조물.
  31. 선택된 값의 굴절률을 갖는 광섬유 물질의 클래딩층을 제공하는 단계;
    도파를 막기 위해 상기 클래딩층의 값과 충분히 근접한 굴절률을 갖고, 광굴절-민감성 소자의 선택된 집중을 포함하는 상기 클래딩층에 의해 둘러싸인 광섬유 물질의 코어를 제공하는 단계;
    광섬유 물질의 적어도 코어를 수소, 중수소 및 이들의 혼합물 중 하나를 포함하는 대기와 접촉시키는 단계; 및
    광섬유 물질의 코어의 한 부분을 화학 복사선에 노출시켜 노출된 부분의 굴절률이 충분히 변화하여 상기 도파관을 형성하는 단계를 포함하는 광섬유 도파관의 제조방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 각 광섬유 물질이 실리카 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 31항에 있어서, 상기 광굴절-민감성 물질이 게르마늄 디옥사이드인 것을 특징으로 하는 방법.
KR1019980706348A 1996-02-15 1997-02-04 대칭성 광도파관의 제조방법 KR19990082609A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1171396P 1996-02-15 1996-02-15
US60/011,713 1996-02-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR19990082609A true KR19990082609A (ko) 1999-11-25

Family

ID=21751659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980706348A KR19990082609A (ko) 1996-02-15 1997-02-04 대칭성 광도파관의 제조방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5896484A (ko)
EP (1) EP0880719A4 (ko)
JP (1) JP2000504853A (ko)
KR (1) KR19990082609A (ko)
CN (1) CN1211326A (ko)
AU (1) AU703955B2 (ko)
WO (1) WO1997030364A1 (ko)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5930439A (en) * 1997-10-01 1999-07-27 Northern Telecom Limited Planar optical waveguide
TW434432B (en) * 1998-01-19 2001-05-16 Sumitomo Electric Industries Optical waveguide path grating and method of manufacturing it
JP3725319B2 (ja) * 1998-01-28 2005-12-07 昭和電線電纜株式会社 グレーティング形成用フォトセンシティブファイバの製造方法
KR100274807B1 (ko) * 1998-06-24 2000-12-15 김효근 브래그격자 필터용 광섬유 및 그를 이용한 브래그 격자 필터
US6146713A (en) * 1999-03-25 2000-11-14 Acme Grating Ventures, Llc Optical transmission systems and apparatuses including Bragg gratings and methods of making
US6625368B1 (en) * 1999-10-15 2003-09-23 California Institute Of Technology Titanium-indiffusion waveguides and methods of fabrication
US6368775B1 (en) * 2000-01-27 2002-04-09 Sandia Corporation 3-D photo-patterning of refractive index structures in photosensitive thin film materials
RU2183026C1 (ru) * 2000-11-22 2002-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛабИНТЕХ" (Лаборатория ионных нанотехнологий) Способ изготовления оптического волноводного устройства
US6487354B1 (en) * 2001-05-01 2002-11-26 Corning Incorporated Design of low insertion loss, single-mode polymeric waveguides
US6542684B2 (en) * 2001-05-01 2003-04-01 Corning Incorporated Optimized multi-layer optical waveguiding system
US6724969B2 (en) 2001-08-03 2004-04-20 Photon-X, Inc. Method of fabricating polymer optical channel waveguides with multiple types of waveguide core materials
WO2003076912A1 (en) * 2002-03-05 2003-09-18 Corning Incorporated Optical members and methods for predicting the performance of optical members and optical systems
US6950591B2 (en) * 2002-05-16 2005-09-27 Corning Incorporated Laser-written cladding for waveguide formations in glass
GB2395797A (en) * 2002-11-28 2004-06-02 Univ Southampton Fabrication of optical waveguides and Bragg gratings
WO2004099835A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-18 Hernan Miguez Method of laser writing refractive index patterns in silicon photonic crystals
US20040241557A1 (en) * 2003-05-29 2004-12-02 Bellman Robert A. Mask, mask blank, photosensitive material therefor and fabrication thereof
US20040241556A1 (en) * 2003-05-29 2004-12-02 Bellman Robert A. Mask, mask blank, photosensitive film therefor and fabrication thereof
US8865271B2 (en) * 2003-06-06 2014-10-21 Neophotonics Corporation High rate deposition for the formation of high quality optical coatings
JP2005055508A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Fujikura Ltd グレーティング型光部品製造方法、グレーティング型光部品製造装置、グレーティング型光部品製造方法又はグレーティング型光部品製造装置を用いて作製された光部品
US20050112476A1 (en) * 2003-11-24 2005-05-26 Bellman Robert A. Phase-shift mask and fabrication thereof
GB0415882D0 (en) * 2004-07-15 2004-08-18 Univ Southampton Optical sensors
US7684450B2 (en) * 2004-12-20 2010-03-23 Imra America, Inc. Pulsed laser source with adjustable grating compressor
JP4682111B2 (ja) * 2006-09-14 2011-05-11 富士通株式会社 導波路型光デバイス及びその製造方法
CN102483490B (zh) * 2009-08-25 2014-08-27 株式会社藤仓 具有光栅结构的平面光波导装置的制造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3542536A (en) * 1967-09-01 1970-11-24 Hazeltine Research Inc Method of forming optical waveguide by irradiation of dielectric material
JPS5038342B2 (ko) * 1971-12-01 1975-12-09
US4402570A (en) * 1981-04-13 1983-09-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Triple minimum dispersion wavelengths for a high NA single-mode step-index fiber
US5042895A (en) * 1988-01-19 1991-08-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Waveguide structure using potassium titanyl phosphate
US4948407A (en) * 1988-05-03 1990-08-14 At&T Bell Laboratories Proton exchange method of forming waveguides in LiNbO3
US5193136A (en) * 1989-10-27 1993-03-09 Litton Systems, Inc. Process for making multifunction integrated optics chips having high electro-optic coefficients
US5028105A (en) * 1989-12-21 1991-07-02 Galileo Electro-Optics Corporation Photorefractive effect in bulk glass and devices made therefrom
US5178658A (en) * 1991-09-17 1993-01-12 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Method for forming an optical waveguide by selective volatization
US5194079A (en) * 1991-09-17 1993-03-16 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Method of forming an optical channel waveguide by thermal diffusion
US5287427A (en) * 1992-05-05 1994-02-15 At&T Bell Laboratories Method of making an article comprising an optical component, and article comprising the component
US5478371A (en) * 1992-05-05 1995-12-26 At&T Corp. Method for producing photoinduced bragg gratings by irradiating a hydrogenated glass body in a heated state
US5235659A (en) * 1992-05-05 1993-08-10 At&T Bell Laboratories Method of making an article comprising an optical waveguide
US5337382A (en) * 1992-05-29 1994-08-09 At&T Bell Laboratories Article comprising an optical waveguide with in-line refractive index grating
US5218655A (en) * 1992-05-29 1993-06-08 At&T Bell Laboratories Article comprising an optical waveguide with in-line refractive index grating
SG49074A1 (en) * 1992-06-24 1998-05-18 British Telecomm Optical device including refractive index modulation
US5327515A (en) * 1993-01-14 1994-07-05 At&T Laboratories Method for forming a Bragg grating in an optical medium
US5323404A (en) * 1993-11-02 1994-06-21 At&T Bell Laboratories Optical fiber laser or amplifier including high reflectivity gratings
US5416863A (en) * 1993-12-30 1995-05-16 At&T Corp. Mode-field transforming optical waveguide

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000504853A (ja) 2000-04-18
CN1211326A (zh) 1999-03-17
WO1997030364A1 (en) 1997-08-21
AU703955B2 (en) 1999-04-01
US5896484A (en) 1999-04-20
EP0880719A1 (en) 1998-12-02
AU1954097A (en) 1997-09-02
EP0880719A4 (en) 1999-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR19990082609A (ko) 대칭성 광도파관의 제조방법
US5287427A (en) Method of making an article comprising an optical component, and article comprising the component
US5500031A (en) Method for increasing the index of refraction of a glassy material
US5495548A (en) Photosensitization of optical fiber and silica waveguides
US5235659A (en) Method of making an article comprising an optical waveguide
US6374016B2 (en) Polarization insensitive grating in a planar channel optical waveguide and method to achieve the same
JPS6012516A (ja) 集積光学偏波装置とその製造方法
KR100487888B1 (ko) 광학수단을 제공하는 방법 및 광학수단을 형성하는 프로세스
US6233381B1 (en) Photoinduced grating in oxynitride glass
US7515792B2 (en) Method of increasing photosensitivity of glasses to ultrafast infrared laser radiation using hydrogen or deuterium
JP3090293B2 (ja) 光回路及びその製造方法
EP0622343A2 (en) Method for increasing the index of refraction of a glassy material
US6512873B1 (en) Optical body having modifiable light guiding properties
JP3374990B2 (ja) 光回路の特性調整方法
US6549706B2 (en) Photoinduced grating in oxynitride glass
YAMASAKI et al. Characteristics of long-period fiber grating utilizing periodic stress relaxation
JP3011308B2 (ja) 感光性を増大した光ファイバの製造法
CA2240784A1 (en) Method of making a symmetrical optical waveguide
Huebner et al. UV-written Y-splitter in Ge-doped silica
Ouellette o Moss
CA2287137C (en) Polarization insensitive grating in a planar channel optical waveguide and method to achieve the same
US5588085A (en) Radiolytic method for making a mode-field transforming optical waveguide
Dai et al. Measurement of effective index change with UV-induced Bragg gratings and applications
Milanese et al. UV written channels in germano borosilicate glasses doped with sodium
Mihailov et al. Applications of femtosecond laser induced Bragg gratings in silica and non-silica based optical fibers

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid