KR20020002438A

KR20020002438A - 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 디바이스 및안정화된 디바이스의 제조방법

Info

Publication number: KR20020002438A
Application number: KR1020017013593A
Authority: KR
Inventors: 조지 에이치. 비올; 조엘 피. 카베리; 케네스 청; 조셉 이. 피어슨; 케이. 파타브히라미 레디
Original assignee: 알프레드 엘. 미첼슨; 코닝 인코포레이티드
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2002-01-09
Also published as: CA2370847A1; US6477299B1; TW460720B; BR0009972A; EP1188080A4; AU4030900A; CN1363050A; WO2000065389A1; JP2003527620A; EP1188080A1; JP4620255B2

Abstract

본 발명은 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 및 안정화된 광도파관 섬유 격자 제조방법을 포함한다. 안정한 습도 저항 비열화 섬유 브래그 격자(19)는 음의 열팽창 기판(20)을 안정화하고, 상기 섬유 브래그 격자를 상기 기판에 부착하기 위해 내구성 프릿(24)을 사용하는 것으로 제공된다.

Description

환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 디바이스 및 안정화된 디바이스의 제조방법{Environmentally stable athermalized optical fiber grating device and method of making a stabilized device}

본 발명은 온도 보상된 비열성 광학 디바이스에 관한 것으로, 특히 광섬유 반사 브래그 격자(Bragg grating) 광도파관 디바이스에서 유용한 안정화된 음의 팽창 기판을 갖는 환경적으로 안정화된 디바이스 및 광도파관 디바이스를 안정화시키는 방법에 관한 것이다.

UV선에 의해 유도된 굴절률 변화는 필터 및 채널 추가/강하 디바이스 등과 같은 복합 협대역(narrow-band) 광학 부품들을 제조하는데 유용하다.

이들 디바이스는 다파장 원거리통신 시스템의 중요한 부분일 수 있다. 통상의 감광성 광섬유 디바이스는 반사 격자(브래그 격자)이고, 이는 협파장대(narrow wavelength band)에 걸쳐서 빛을 반사한다. 일반적으로 이들 디바이스는 나노미터로 측정된 채널 간격을 갖는다.

파장 선별 여과를 위해 브래그 효과를 사용하는 것들 중에서 광학적 필터의 다양한 구조가 종래 공지되어 있다. 미국 특허 제4,725,110호는 180°로 서로 보상하는 섬유 축에 대한 두 개의 각에서 광섬유에 반대로 향하는 두 가지 자외선의 간섭 형태에 피복을 통하는 코어를 노출함으로써 광섬유의 코어 중 적어도 하나의 주기성 격자에서 임프린팅(imprinting)하는 것을 포함하는 필터 제조 방법을 개시한다. 이는 섬유축에 수직으로 향하는 반사 격자를 생성한다. 상기 합체된 격자 필터를 갖는 광섬유에 의해 반사된 빛의 파장은 격자 영역에 가해진 스트레인(strain) 또는 격자 영역의 온도에 따라 다양한 격자의 간격에 관련하고, 명확히 한정된 상관에서, 이는 실질적으로 이들 변수들 중의 하나에 직선상이다.

간격(L)을 갖는 규칙적인 격자에 대하여, 유효 굴절률(n)과 팽창(a)을 갖는 섬유에서, 중심 반사 파장의 변이(l_r)는 dl_r/dT = 2L[dn/dT+na]로 나타낸다.

실리카 및 게르마니아-실리카 섬유 반사 격자 중, 중심 파장에서 변이는 괄호 안의 제1조건, 온도에 따른 굴절률 변화이다. 팽창 조건은 총 변동의 10% 미만에 기여한다. dl_r/dT은 일반적으로 1550 nm에서 피크 반사율을 갖는 격자에 대해 0.01 nm/℃이다.

이들 격자의 사용에서 하나의 실질적 어려움은 온도에 따른 그들의 변화이다. 섬유 격자에 의해 반사된 빛의 파장이 격자 영역의 온도에 따라 다양해지므로, 이 기본 필터는 반사된 빛 파장이 온도에 독립적인 적용에서는 사용될 수 없다. 섬유 반사 격자를 확실히 하고, 안정적으로 비열화시키는 방법이 엄격하고, 항상 성장하고 있는 광 원거리 통신 적용 수요와 그러한 격자에 대한 요구를 충족시키기 위해 필요하다.

섬유 반사 격자를 비열화시키는 하나의 방법은 능동적으로 제어된 열 안정화 시스템으로 격자의 환경적으로을 열적 제어하는 것이다. 그러한 열 안정화는 실행하고, 진행하는데 값이 비싸고, 그 복잡성이 확실성에 대한 우려를 야기한다.

두 번째 비열화 접근은 dn/dT를 보상하는 부팽창을 생성하는 것이다. 필요한 부팽창을 이루기 위해 상이한 정열팽창(positive thermal expansion)을 갖는 물질을 사용하는 디바이스가 공지되어 있다.

미국 특허 제 5,042,898호는 광섬유 격자를 갖는 온도 보상된, 내장 격자, 광섬유 도파관 빛 여과 디바이스를 개시한다. 섬유의 각 말단은 섬유 세로 스트레인에 적용하기 위해 섬유 재료의 것과 다른 하나에 대해 열팽창 계수를 갖는 재료로 이루어진 두 개의 보상 부재들 중 다른 하나에 부착되는 것으로, 이것의 크기는 세로 스트레인에서 변화가 실질적으로 격자의 온도에서 변화에 관련하여 이들에 대해 보상하는 온도에 따라 다양하다.

"온도-보상된 광섬유 브래그 격자"에서 요프, 지. 더블유 등(Yoffe, G. W. et al, OFC95 Technical Digest, paper WI4)은 온도 증가에 따라 감소하고, 격자에서 스트레인을 감소시키기 위하여 광섬유의 설치점(mounting point) 사이의 거리를 유도하는 상이한 열팽창을 갖는 금속의 기계적 배열을 갖는 디바이스를 개시한다.

비열화 광도파관 디바이스의 다른 방법은 내부 부팽창계수를 갖는 재료로부터 제조된 기판을 갖는 광섬유 격자와 부착을 위한 기판을 사용한다.

본 출원은 1999년 4월 23일에 출원된 미국 가출원 제 60/130,653호를 우선권으로 한다.

본 발명은 일반적으로 광도파관 디바이스에 관한 것으로 특히, 광도파관을 비열화시키는 음의 열팽창(negative thermal expansion) 기판을 포함하는 광도파관 디바이스에 관한 것이다. 상기 기판은 음의 열팽창을 갖는 재료로 제조되어 기판은 온도의 증가에 따라 수축하고, 이는 광도파관 디바이스의 열적으로 변화하는 광학 성질을 보상한다.

도 1은 본 발명의 일예를 나타내는 광도파관 디바이스의 측면도이다.

도 2는 본 발명의 일예를 나타내는 광도파관 디바이스의 사시도 및 부분 절단도이다.

도 3은 본 발명의 일예를 나타내는 디바이스 및 방법을 개략적으로 도시하는 측면도이다.

도 4는 프릿 노출 내구성을 비교하는 시간(일)(x 축)에 대한 파장 이동(nm)(y 축)의 그래프이다.

도 5는 프릿 노출 내구성을 비교하는 시간(일)(x 축)에 대한 파장 이동(nm)(y 축)의 그래프이다.

도 6은 벡트라(VECTRA) 패키징 용기를 포함하는 디바이스로 가습 설비(Hum) 또는 댐프 열(damp heat: D. H.)에 12주 동안 노출된 본 발명에 따른 섬유 브래그 격자 디바이스의 시간(일)(x 축)에 대한 파장 변화(nm)(y축)의 그래프이다.

본 발명의 한 실시형태는 광도파관 전개 환경에서 유용한 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스이고, 이는 파장 λ에 집중된 빛을 반사하는 광섬유 격자, 환경적으로 안정화한(안정화 처리된) 음의 열팽창 베타 유크립타이트 유리 세라믹 기판을 포함하고, 상기 섬유 격자는 환경적으로 내구성 프릿 융합 밀봉(seal)을 사용하여 상기 기판에 압력 하에서 부착되며, 여기서, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 습한 환경에 노출시 +/- 0.015 nm 미만으로 변화한다.

본 발명의 다른 실시형태는 광도파관 전개 환경에서 유용한 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스가 파장 λ에 집중된 빛을 반사하는 광섬유 격자, 안정화 처리된 환경적으로 안정한 음의 열팽창 미세균열된 베타 유크립타이트 유리 세라믹 기판을 포함하고, 상기 섬유 격자는 상기 기판에 압력 하에서 부착되며 여기서, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 습한 환경에 노출시 +/- 0.015 nm 미만으로 변화한다.

본 발명의 한 실시형태는 광도파관 전개 환경에서 유용한 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스를 제조하는 방법을 포함하고,

상기 방법은, 파장 λ에 집중된 빛에 작용하는 광섬유 격자, 환경적으로 안정화한 음의 열팽창 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판을 제공하고, 상기 광섬유 격자를 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉으로 상기 환경적으로 안정화된 유리-세라믹 기판에 부착하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된 파장 이동을 비열화하고, 상기 파장 λ은 습한 환경에 노출시 +/- 0.015 nm 미만으로 변화한다.

본 발명의 한 실시형태는 또한, 광도파관 전개 환경에서 유용한 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스를 제조하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 파장 λ에 집중된 빛을 반사하는 광섬유 브래그 격자, 환경적으로 안정화한 음의 열팽창 미세균열된 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판을 제공하고, 상기 광섬유 격자를 상기 환경적으로 안정화된 유리-세라믹 기판에 압력 하에서 부착하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 적어도 80%의 상대습도를 갖는 습한 환경에 노출시 +/- 0.010 nm 미만으로 변화한다.

본 발명의 한 실시형태는 또한, 광도파관 전개 환경에서 유용한 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법을 포함한다. 상기 방법은 파장 λ에 집중된 빛을 반사하는 광섬유 브래그 격자를 제공하고, 음의 열팽창 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판을 제공하고, 상기 광섬유 격자를 상기 유리-세라믹 기판에 410℃ 내지 430℃ 미만의 온도에서 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉으로 압력 하에서 부착하며, 여기서, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 적어도 80%의 상대습도를 갖는 습한 환경에 노출시 +/- 0.010 nm 미만으로 변화한다.

본 발명의 디바이스와 방법은 광도파관 전개 환경서의 다양한 온도에 따라 장기 습도의 노출 하에서 높은 치수 안정성을 제공한다.

본 발명의 추가 특징 및 이점은 하기 상세한 설명에서 기술될 것이고, 부분적으로는 종래 기술로부터 또는 여기서 기술된 청구항과 도면이 첨부된 상세한 설명을 포함하는 본 발명을 실행하여 확인될 것이다.

이전의 일반적인 기술과 하기의 상세한 기술 모두는 본 발명의 단지 예시에 불과하고, 청구된 본 발명의 본질 및 특성을 이해하기 위한 전체적 구조를 제공하려는 의도이다. 첨부 도면은 또한 본 발명의 이해를 돕기 위해 포함되고, 이 명세서의 일부로 포함되고 구성된다. 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시형태를 기술하고, 상기 기술과 함께 본 발명의 원리 및 작동의 설명을 제공한다.

참조 부호는 본 발명의 바람직한 실시형태에 상세함으로 제공될 것이고, 이들 실시예들은 첨부 도면에 기술된다. 본 발명의 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자의 실시형태가 도1에 도시되고, 참조 부호 19로 전체적으로 지시된다.

본 발명에 따라, 광도파관 전개 환경에서 유용한 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 브래그 격자 도파관 필터 디바이스의 본 발명은 파장 λ에 집중된 빛에 작용하고, 반사하는 광섬유 브래그 격자를 포함한다. 도1에 도시된 바와 같이, 광섬유 브래그 격자(22)에 더하여, 비열화 광섬유 브래그 격자 도파관 디바이스(19)는 안정화 처리된 환경적으로 안정한 열팽창 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판(20)을 포함한다. 섬유 격자(22)는 환경적으로 내구성 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉(24)을 사용하여 기판(20)에 압력 하에서 부착되며, 여기서 상기 기판(20)은 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하여 파장 λ은 습한 환경에 노출시 +/- 0.015 nm 미만으로 변화한다. 바람직하게는, 섬유 격자(22)는 제1 및 제2 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉(24)을 사용하여 압력 하에서 기판(20)에 부착된다. 추가로, 시큐어먼트(securement) 부재(26)가 기판(20) 및 유리 프릿 융합 밀봉(24)에 대해,섬유(22)의 이동을 더욱 안정하게 하는데 사용되며, 여기서, 시큐어먼트 부재(26)는 바람직하게는 에폭시 밀봉이다. 도파관 디바이스(19)는 어셈블되어 디바이스 및 그 환경적으로의 온도가 증가할 때, 기판(20)을 수축하고, 섬유 격자(22)에 압력을 방출하여 광도파관 섬유 격자(22)의 증가된 온도에 의해 야기된 광학적 변화 및 파장 변동을 보상한다. 바람직한 실시형태에서, 파장 λ은 디바이스(19)가 80% 이상의 상대습도를 갖는 습한 환경에 노출시 +/- 0.010 nm 미만으로 변화한다. 가장 바람직하게는, 파장 λ은 디바이스(19)가 적어도 85%의 상대습도 및 적어도 25℃의 온도를 갖는 습한 환경에 2000 시간 동안 노출시 +/- 0.010 nm 미만으로 변화한다. 광도파관 디바이스(19)는 그 라이프 스팬에 걸쳐서 파장 λ의 최소 변동으로 반전된 광도파관 전개 환경에서 사용시 개선된 성능을 제공한다.

안정화 처리된 환경적으로 안정한 음의 열팽창 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판(20)은 밀봉된 미세균열 균열끝으로 이루어진 다수의 드라이빙된 미세균열을 갖는 미세균열된 유리-세라믹 바디이다. 드라이빙된 미세균열과 밀봉된 미세균열 균열끝을 갖는 유리-세라믹 기판(20)은 바람직하게는 중탕되고, 습기 처리되고, 건조된 기판이다. 중탕되고, 습기 처리되고, 건조된 기판(20)은 물을 포함하는 액체 용기에 잠수된 기판이고, 습기 처리 분위기에 노출되고, 섬유 격자(22)의 부착 전에 건조 처리 분위기에 노출된다. 바람직하게는 기판(22)은 치수 길이(특히, 섬유 격자(22)에 정렬한 기판(20)의 길이)와 안정화된 균열 길이를 갖는 다수의 미세균열을 갖고, 여기서, 상기 기판 미세균열된 바디의 치수 길이는 광도파관 전개 환경에 노출시 안정하다. 상기 기판 미세균열된 바디의 기판 치수 길이는 바람직하게는 광도파관 전개 환경에 노출시 32 ppm 미만으로 변화한다. 바람직하게는, 기판 미세균열된 바디는 균열끝으로 마무리되는 다수의 미세균열을 갖고, 상기 균열끝은 밀봉되고, 실질적으로 유리-세라믹 기판 바디로부터 침출된 유리-세라믹 성분들의 침전물로 충전된다. 상기 밀봉되고, 충전된 끝을 갖는 기판(20)은 바람직하게는 광도파관 전개 환경과 그것의 습기에 노출시 치수 델타 D ≤ 20 ppm의 변화를 갖는다.

환경적으로 내구 프릿 융합 밀봉(24)은 파이로인산염 밀첨가물(mill addition) 등의 상 변환 밀첨가물로 충전되는 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉이다. 바람직하게는 섬유 격자(22)는 405℃ 내지 440℃의 프릿 결합 온도에서 유리 프릿 융합 밀봉(24)을 사용하여 기판(20)에 압력 하에서 부착된다. 바람직하게는 융합 밀봉(24)은 410℃ 내지 430℃, 가장 바람직하게는 420℃ 내지 430℃의 프릿 결합 밀봉시키는 온도를 갖는다. 상기 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉(24)은 바람직하게는 적어도 2 lb 및 바람직하게는 3 lb 이상의 견인력(pull length)을 갖는 섬유 격자(22)와 결합을 형성한다.

도2에 도시된 바와 같이, 비열화 광섬유 브래그 격자 도파관 디바이스(19)는 패키징 용기(28)를 포함한다. 더욱 디바이스(19)를 설명하기 위해, 도2에서, 용기(28)의 상부 덮개는 생략하고, 정면벽을 절단했다. 섬유 브래그 격자(22)에서 굴절률 격자는 섬유 및 그 중심을 넘어서 연장하는 수직선으로 도시된다. 섬유 브래그 격자(22)는 용기(28)의 말단벽을 통하여 연장하는 섬유 격자(22)의 섬유 말단(21)을 갖는 용기(28) 내에 포함되어 광섬유 시스템의 광섬유로 연결될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 기판(20)과 비열화된 섬유 격자(22)를 포함하는 용기(28)는 비밀폐 패키징 용기이다. 바람직한 비밀폐 패키징 용기는 VECTRA^R액정 중합체 용기이다. 디바이스(19)의 그러한 패키징은 닫힌 용기(28)의 외면으로부터 습기(H₂O 분자)가 용기(28)의 내부로 들어갈 수 있고, 패키지에서 섬유 격자(22), 기판(20) 및 프릿 융합 밀봉(24)과 다른 성분들이 접촉할 수 있는 비밀폐 상태이다. 다른 실시형태에서, 용기(28)는 밀폐 패키징 용기이고, 섬유 격자, 기판 및 프릿 밀봉은 밀폐하여 포함되고, 용기(28)내에 밀봉되고, H₂O 및 다른 기체가 외부로부터 용기에 들어가는 것이 억제된다. 밀폐 용기는 금으로 덮인 KOVAR^R용기이다. 그러한 하우징 용기내의 기판(20) 및 프릿 융합 밀봉(24)의 용기(28)와 패키징 그리고, 상기 하우징으로부터의 분리에 대해 더욱 상세한 설명을 개시하는 PCT/US98/20042(Bookbinder 10)(US Prov. 60/061,688-10/10/97)이 참고문헌으로 포함된다.

본 발명은 광도파관 전개 환경에서 유용한 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법을 포함하고, 상기 방법은 파장 λ에 집중된 빛에 작용하는 광섬유 격자, 환경적으로 안정화한 음의 열팽창 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 광섬유 격자(22)를 환경적으로 내구 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉으로 상기 환경적으로 안정화된 유리-세라믹 기판(20)에 압력 하에서 부착하는 것을 포함하고, 여기서, 상기 기판(20)은 상기 섬유 격자(22)에서 열적으로 유도된된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 습한 환경에 노출시 +/- 0.015 nm 미만으로 변화한다.

환경적으로 안정화 기판(20)은 치수적으로 불안정한 기판을 제공하고, 물을 함유하는 액체 용기에 기판을 잠수시키고, 상기 기판을 습한 처리 분위기에 노출하고, 상기 노출된 기판을 건조하는 것을 포함한다. 환경적으로 안정화 기판(20)은 길이 및 균열끝을 갖는 치수적으로 불안정한 미세균열된 기판을 제공하고, 그들의 길이를 증가시키기 위해 이들 미세균열을 드라이빙하고, 상기 미세균열 균열끝을 밀봉시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 노출과 밀봉 단계는 적어도 80%의 상대습도를 갖는 습한 분위기에 기판을 노출하는 것을 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 환경적으로 안정화는 이온교환수에서 적어도 3시간 동안 제공된 기판을 끓이고, 건조 분위기(낮은 거의 습도가 0)에서 적어도 12시간 동안 200℃에서 건조하고, 상기 기판을 댐프 열 분위기(≥80℃/≥80% 상대습도)에 적어도 5일 동안 노출하고, 100℃의 건조 분위기에서 적어도 12시간 동안 건조하는 것을 포함한다. 환경적으로 안정화의 다른 실시형태는 습기 처리로 균열끝을 밀봉시키기 전에 상기 미세균열을 드라이빙하기 위해 50℃ 이하에서 물을 함유하는 액체 용기을 사용하는 것을 포함한다. 안정화한 안정화된 기판(20)의 상세한 설명을 개시하는 웹 등(Webb et al.)의 미국 특허 가출원 제 60/130,896(4/23/99)호인 안정화된 음의 열팽창 광도파관 기판과 유리-세라믹 기판의 제조방법을 동시에 참고로 한다. 섬유 브래그 격자(22)를 기판(20)에 부착하는 것은 405℃ 내지 440℃의 범위에서 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉(24)을 사용하여 처리하는 것을 포함한다. 바람직하게는,상기 밀봉(24)의 처리는 410℃ 내지 430℃, 더욱 바람직하게는 420℃ 내지 430℃ 그리고, 가장 바람직하게는 약 425℃의 온도로 유리 프릿 융합 밀봉을 열처리하는 것을 포함한다. 상기 열처리는 유리 프릿 융합 밀봉으로 바람직하게는 2 lb, 바람직하게는, 3 lb 이상의 견인력을 갖는 섬유 격자 결합을 형성한다.

상기 방법은 바람직하게는 비밀폐 패키징 용기(28)에서 부착된 섬유 격자(22), 기판(20) 및 유리 프릿 융합 밀봉(24)을 밀봉하는 것을 포함하고, 여기서, 습기가 용기의 외부로부터 밀봉된 용기로 들어갈 수 있다. 추가 실시형태에서, 상기 방법은 밀폐 패키징 용기(28) 내에 부착된 섬유 격자(22), 기판(20) 및 유리 프릿 융합 밀봉(24)을 밀폐 밀봉시키는 것을 포함한다.

본 발명은 광도파관 원거리통신 전개 환경에서 유용한 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 브래그 격자 도파관 필터 디바이스를 포함하고, 이는 파장 λ에 집중된 빛을 반사하는 광섬유 브래그 격자와 안정화 처리된 환경적으로 안정한 음의 열팽창 미세균열된 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판을 포함한다. 섬유 브래그 격자(22)는 압력 하에서 기판(20)에 부착되고, 여기서, 기판(20)은 섬유 격자(22)에서 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하고, 파장 λ은 습한 환경에 노출시 +/- 0.04 nm, 바람직하게는 +/- 0.03 nm미만, 더욱 바람직하게는 +/- 0.02 nm 그리고, 보다 더 바람직하게는 +/- 0.015 nm으로 다양하다. 바람직한 실시형태에서, 파장 λ은 적어도 80%의 상대습도를 갖는 습한 환경에 노출시 +/- 0.010 nm 미만으로 변화하고, 가장 바람직하게는 25℃의 온도와 적어도 약 85%의 상대습도인 습한 환경에 2000 시간 동안 노출시 +/- 0.010 nm 미만으로 변화한다.

환경적으로 안정한 기판(20)은 바람직하게는 밀봉된 균열끝으로 마무리된 드라이빙된 미세균열을 갖는다. 바람직하게는, 상기 기판은 격자(22)의 부착 전에 물 용기(물을 함유하는 액체)에 잠수되고, 습기 처리 분위기에 노출되고, 건조한 처리 분위기에 노출된다. 상기 안정한 기판(20)은 물에 잠수되고, 습기 처리되고, 건조된 기판이다. 바람직하게는 기판(22)은 섬유격자 부착점 사이에서 치수 길이를 갖는 미세균열된 바디이고, 광도파관 원거리통신 전개 환경에 노출시 상기 기판 바디 치수 길이가 안정하고, 실질적으로 변하지 않는 안정한 균열 길이를 갖는 미세균열을 갖는다. 바람직하게는 상기 기판 치수 길이는 전개 환경에 노출시, 50 ppm 미만, 바람직하게는 40 ppm 미만, 더욱 바람직하게는 약 32 ppm 미만으로 변화한다. 바람직한 실시형태에서, 상기 길이 변화는 20 ppm 미만이다.

바람직하게는 기판(20)의 미세균열은 기판 바디로부터 침출된 유리-세라믹 성분들의 건조 필름 침전물로 실질적으로 충전된 균열끝으로 마무리된다. 바람직한 실시형태에서, 상기 디바이스는 상기 기판에 부착된 섬유 격자를 포함하는 비밀폐 패키징 용기(28)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 디바이스는 기판(20)과 섬유 격자(22)를 갖는 밀폐 패키징 용기(28)를 포함하여, 패키지의 외부 불순물에 노출이 최소화된다.

본 발명은 또한 파장 λ에 집중된 빛을 반사하는 광학적 브래그 격자(22)와 환경적으로 안정화 음의 열팽창 미세균열된 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판(20)을 제공하는 단계를 포함하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법을 포함한다. 상기 방법은 또한 섬유 격자(22)를 환경적으로안정화 유리-세라믹 기판(20)에 부착하는 것을 포함하고, 여기서, 기판(20)은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 적어도 80% 상대습도를 갖는 습한 환경에 노출시 +/- 0.020 nm, 바람직하게는 +/- 0.010 nm으로 변화한다. 환경적으로 안정화 기판(20)은 치수적으로 불안정한 기판을 제공하고, 상기 제공된 기판을 부착 전에 물을 함유하는 물에 잠수하고, 상기 잠수된 기판을 습기 처리 분위기에 노출하고, 노출된 기판을 건조하는 것을 포함한다.

환경적으로 안정화 기판은 길이와 균열끝으로 이루어진 미세균열을 갖는 치수적으로 불안정한 미세균열된 기판을 제공하는 것을 포함한다. 상기 미세균열은 소정의 목표 유효 열팽창 계수를 제공하기 위해 그들의 길이를 증가시키고, 전조절 처리를 통하여 밀봉된다.

바람직하게는 이는 적어도 80℃의 온도와 적어도 80%의 상대습도인 습한 분위기에 충분히 오랜 시간 동안 미리 잠수된 기판을 노출하고, 건조한다.

바람직하게는, 상기 방법은 또한, 비밀폐 패키징 용기(28)에서 부착된 섬유 격자(22)와 기판(22)을 밀봉하는 것을 포함한다. 또한, 상기 방법은 밀폐 패키징 용기(28) 내에 상기 부착된 섬유 격자와 기판을 밀폐 밀봉시키는 것을 포함한다.

바람직하게는 본 발명은 기판에 부착된 섬유 격자를 적어도 2000 시간 동안 적어도 85%의 상대습도와 약 25℃의 온도의 습한 환경에 노출하고, 중심 파장 λ을 모니터링하는 것을 포함한다. 상기 노출과 시험은 극한 전개 환경에서 표본 디바이스(19)의 확실성을 보장한다.

본 발명은 또한 파장 λ에 집중된 빛을 반사하는 광섬유 브래그 격자를 제공하고, 음의 열팽창 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판을 제공하는 것을 포함하는 광원거리통신 전개 환경에 유용한 환경적으로 안정한 비열화 섬유 브래그 격자의 제조방법을 포함한다. 상기 방법은 또한, 섬유 격자(22)를 기판(20)에 410℃ 내지 430℃ 미만의 온도에서 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉으로 압력 하에서 부착하고, 여기서, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 적어도 80%의 상대습도를 갖는 습한 환경에 노출시 +/- 0.010 nm 미만으로 변화한다. 바람직하게는 섬유 격자(22)를 기판(20)에 부착하는 것은 약 425℃ 및 422℃ 내지 428℃의 범위의 온도로 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉을 열처리하는 것을 포함한다. 바람직하게는 기판(20)은 환경적으로 안정화 기판이다. 도3에 도시된 바와 같이, 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉(24)을 사용하는 부착은 바람직하게는 기판(20)을 통하여 레이저 광선(30)으로 밀봉(24)을 가열하는 것을 포함한다. 바람직하게는 부착은 레이저 광선(30)으로 가열하고, 적외선(IR) 열전기(thermocouple)(36)로 가열된 유리 프릿 융합 밀봉(24)의 온도를 모니터링하는 것을 포함한다. 도3에 도시된 바와 같이, CO₂레이저(32)는 10.6 미크론의 파장을 갖는 레이저 광선(30)을 생성한다. 홀더(34)는 기판(20) 아래의 렌즈 시스템을 지지하고, 기판(20)을 지지한다. 하기부터 파이로미터를 사용하는데 추가하여, 적외선 열전기(예컨대, OMEGA 브랜드 온도 감지기 OS36-2 스테인리스 스틸 장착된, 자가-파워드 비접촉 적외선 열전기)로 융합 밀봉(24)의 온도를 모니터링하는 것이 더욱 바람직하다. 이 모니터링는 융합 밀봉(24)의 정밀한 제어를 가능하게하고, 적절한 프릿 융합 밀봉의 형성을 가능하게 한다. 바람직하게는 부착은 1 내지 3 lb의 견인력을 갖는 섬유 격자 보드에 유리 프릿 융합 밀봉을 형성하는 것을 포함한다.

상기 방법은 또한, 비밀폐 패키지 용기(28)에서 부착된 섬유 격자(22), 기판(20) 및 유리 프릿 융합 밀봉(24)을 밀봉하는 것을 포함한다. 또한, 이는 밀폐 패키징 용기내에 밀폐 밀봉된다.

실시예

본 발명은 또한, 본 발명의 예시적인 형태인 하기 실시예들에 의해 보다 명확해질 것이다.

이들 실시예들은 댐프 열 및 습한 조건에서 2000 시간의 노출 후 +/- 0.01 nm 미만의 중심 파장 안정성을 갖는 비밀폐 패키지드 비열화 섬유 브래그 격자 디바이스(19)를 나타낸다. 이들 섬유 브래그 격자 디바이스는 환경적으로 안정한 기판(20)과 내구성 프릿(24)을 사용하여 이루어진다. 끓는 물에서 잠수하는 것에 추가하여, 기판(20)을 85℃/85% 상대습도의 습한 열에 노출하고, 100℃에서 밤새 건조한다. 내구성 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉(PbO-ZnO-B₂O₃)(PZB)은 상 전환 (MgCo)₂P₂O₇으로 충전된다.

베타-유크립타이트 유리-세라믹 표본은 48.7중량%의 SiO₂, 37.8중량%의 Al₂O₃, 9.7중량%의 Li₂O 및 3.8중량%의 TiO₂, 8.5중량%의 Al₂TiO₅의 유리 조성물로 이루어지고, 베타-유크립타이트 표본은 비안정화된 베타-유크립타이트 유리-세라믹기판의 제조방법에 대한 더욱 상세한 설명을 위해 전체적으로 여기서 참고문헌으로 포함된 미국 특허 출원 연속 번호 08/785,336(1/16/97, 비열성 광학적 디바이스)에 따라 준비된다.

PZB 유리로부터 납 아연 붕산염 CRT 밀봉 프릿이 선택된다. 74.7중량%의 PbO, 12.9중량%의 ZnO, 8.3중량%의 B₂O₃, 1.9중량%의 BaO, 2.2중량%의 SiO₂의 기본 유리 조성물을 갖는 코닝 인코포레이티드, 코닝 코드 7580 PZB CRT 밀봉 프릿이 사용된다.

프릿

A. 프릿 처리 기질 시험은 385℃ 내지 460℃의 온도 범위에 걸쳐서 PZB-기본 프릿으로 부착된 5가지의 복제(5 샘플)을 사용하여 하기와 같이 준비된다.

처리 T°C⁺385° 410° 435° 460°

PZB 샘플의 양 5 5 5 5

+: 도3의 디바이스에 따라 프릿 결합 위의 1 nm에서 IR 열전기에 의해 측정된 프릿 처리 온도

부착 후, 이들 프릿 결합은 강도 평가를 위해 견인 시험되고, 프릿 결합은 견인 시험 실패 후 SEM 검사에 대해 선택된다.

이들 측정으로부터, 섬유 파괴 없이 2 lbs 견인 시험 강도 이상을 갖는 최적 프릿 및 처리 조건이 선택되고, 완전한 작용의 VECTRA 패키지 디바이스를 제작하는데 사용된다.

PZB 내구 프릿 코드 7580에 상 변화 파이로인산염 밀첨가물, 특히 다음과 같이 추가된다.

PZB: 코드 7580 + 10중량% (Co, Mg)₂P2O7 + 5중량% Co₂P₂O₅가 추가된다.

표1은 도3에 도시된 프릿 처리시 IR 열전기에 의해 측정된 프릿 결합 온도의 함수로서 섬유 견인력의 결과를 도시한다.

PZB 프릿을 사용하여, 410℃와 435℃에서 처리된 (프릿 24 +에폭시 26) 결합의 견인력이 3.4-4.0 lbs의 범위에서 모두 높게 일치하고, 1.5-2.0(1.75) lbs는 외부 에폭시 결합의 포함으로 생각되고, 반사율 측정(50.0 dB 미만)은 섬유 파손이 없음을 지시한다. 그러나, 460℃의 프릿 처리 온도는 다소 높은 그러나 불규칙한 견인력을 나타내고, 그러나, -15 내지 -20 dB의 반사율 측정은 섬유 파손을 지시하고, 이는 460℃의 프릿 결합 온도가 너무 높음을 의미한다. 바람직한 프릿 처리 온도는 410℃에서 430℃ 미만의 범위이다. 프릿 결합이 380℃ 이하에서 이루어질 때, 프릿은 0.5 lb 미만의 매우 낮은 견인력에서 파손없이 당겨진다. 이들 결과로부터, 425℃의 프릿 결합 온도는 최적으로 선택된다. 하기 표에서 계산된 프릿 견인력은 전체에서 에폭시 결합 강도를 제거하기 위해 1.75 lbs를 빼서 측정된다.

섬유 견인력에 대한 프릿 처리 온도

I.R./T.C(T°C)	총 견인력(lbs)	반사율 입력(dB)	(1542 nm)출력(dB)	섬유 파손	계산된 프릿 견인력 (lbs)
410	3.78	-66.97	-67.17	없음	2.03
435	3.96	-67.76	-66.57	없음	2.21
435	3.42	-65.72	-65.54	없음	1.67
460	2.48	-17.02	-17.65	없음	0.73

도4는 내구성 유리 프릿 융합 밀봉과 비내구성 유리 프릿 융합 밀봉 사이의 차이를 도시한다. PZB(납 아연 붕산염) 내구성 유리 프릿이 실험되고, 비교된 주석 아연 인산(SZP) 유리 프릿 융합 밀봉에 내구적이다. 섬유 브래그 격자는 이들 프릿으로 비처리 불안정한 베타-유크립타이트 기판에 부착되고, 파장이 댐프 열(85℃/85% 상대습도)에 노출시 감지되고, 내구성 프릿은 +/- 0.010 미만, 바람직하게는 약 +/- 0.006 이하의 수용성 내구성(90° 이온교환수/24시간에서 중량% 변화)을 가는 점에서 내구성이 바람직하다. 비교로, SZP의 불안정한 프릿은 약 -0.030의 수용성 내구성을 갖는다. 도4는 파장 이동을 최소화하는데 내구 프릿이 유용함을 도시한다.

도5는 내구성 프릿의 이점과, 가습 설비에 비교된 댐프 열에 노출의 다른 결과를 도시한다. 섬유 브래그 격자는 내구성 PZB을 사용하여 비처리 불안정화 베타-유크립타이트에 부착된다. 불안정한 기판은 중심 파장 λ의 매우 큰 변화를 유도한다. 상기 프릿은 중심 파장에의 영향을 최소화하고, 섬유-프릿 결합 기판 부착 연결의 완전함을 유지하는 점에서 내구적이다. 도4 및 5는 내구성과 부착의 환경적으로 저항성(수용성 내구성)이 낮은 λ 변이를 이루는데 중요함을 도시한다.

기판

1300℃-16 시간 세람(ceram)과 800℃로 두 번의 열주기로 이루어진 2 × 4× 50 mm 기판을 이온교환수-4시간 끓이고, 200℃-16시간에서 건조되고, 댐프 열(85℃/85% 상대습도)에서 1주일간의 전조절 처리되고, 100℃-16시간 건조되어 환경적으로 안정성 내구성 시험에 사용된다.

섬유 격자

20 ps 분산력의 5 mm 길이 브래그 격자를 갖는 코팅 스트라이프된 높은 델타 섬유를 125℃-24시간 어닐링하여 사용한다.

디바이스

섬유 격자(22)는 425℃에서 PZB-1 프릿 밀봉(24)을 사용하여 기판(20)에 압력 하에서 부착된다. 상기 격자, 기판 및 프릿 부착은 하기와 같은 것을 사용하는 VECTRA 용기에 패키지된다.

·에폭시 시큐어먼트 부재(26) 중의 외부 릴리프 결합을 위한 -MCA 95 UV 경화 에폭시(Polyset Company brand Siloxy PC-100, Union Carbide Chemical & Plastics Company brands ERL-4221, ERL-4206, Cyracure UVI-6974 및 A-187 Silane, Shell Oil Company brand Epon Resin 828, Cabot Corporation brand Cab-O-Sil 610, Geltech Inc. brand silaned Geltech 1.5 micro and Corning Inc. brand N118?TCE and N118/SIK를 함유)

·섬유가 베어인(코팅 스트라이프된) 점에서 부재(26)에서 부재(26)로 디바이스(섬유 격자(22))의 덮개 상부에 대한 -2부분 6679 Fluorogel 두 부분 경화 유전체 겔

·용기 말단의 홀을 통하여 부트 밀봉 섬유에 섬유를 고정하고, 용기 말단에부트를 시큐어하기 위한 -395 UV 경화 에폭시

·시큐어먼트 홀을 갖는 기판 바닥과 용기의 바닥 사이에 -S-2000 Poron^R실리콘(Rogers Corporation) 포말 패드(2 1/2" × 5/32" × 1/32")

·-3145 실리콘(VECTRA 패키지에 기판을 결합)(이전에 참고된 PCT/US98/20042)(Bookbinder 10)(U.S. Prov. 60/061,688)

(6) VECTRA 패키지의 두 개 세트는 가습 설비(25℃/100% 상대습도)와 댐프 열(DH, 85℃/85%)에 각각 노출된다. 하기 측정이 이루어진다.

중심 파장 안정성

중심 파장(△λ_C)에서 변화는 12주까지(2000시간)의 시간의 함수로서 모니터링된다.

도6은 습도 노출 시간의 함수로서 12 VECTRA 패키지드 디바이스(19)의 중심 파장 변화(△λ_C)를 도시하고, 6개의 디바이스는 댐프 열(DH)그리고, 6개의 디바이스가 가습 설비(HUM)에 노출된다. 12개 디바이스 중 11개는 HUM에서 -0.03 nm 미만인 한 디바이스를 제외하고는 12주 후 +/- 0.01 nm 내로 남아있는 것을 볼 수 있다.

도6으로부터, DH에서 일주일의 추가 전조절 처리가 HUM과 DH에서 12주 노출 후에도 △λ_C안정성으로 증명되는 것처럼 가습 설비(25℃, 100% 상대습도)를 얻는데 어려운 기판 치수 안정성을 이룬다.

도6은 λ이 댐프 열(85℃/85 상대습도)과 가습 설비(25℃/100% 상대습도)의습기 환경에 노출시 최소양으로 변화함을 도시한다. 본 발명은 안정화된 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판과 내구 납 아연 붕산염 프릿으로 높은 안정성을 이루게 된다. 모든 12개 샘플 디바이스는 +/- 0.030 미만의 파장 λ 변동을 제공한다. 상기 디바이스는 또한, 약 2000 시간에 걸쳐서 +/- 0.020 nm, +/-0.015 nm 및 +/- 0.010 nm 미만에서도 변화를 제공한다. 이는 명확하게 섬유 브래그 격자의 환경적으로 안정한 비밀폐 패키징 성능을 증명한다.

상기 실험은 본 발명이 높은 습도를 포함할 수 있는 극한 전개 환경에 노출시 +/- 0.020 nm 미만, +/-0.015 nm 미만 및 +/- 0.010 nm 이하에서 변화하는 파장 λ을 갖는 바람직한 환경적으로 강한 파장 안정성을 제공한다.

본 발명의 관점 또는 영역을 벗어나지 않는 종래 기술에서 다양한 수정과 변화가 본 발명에 대해 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그와 유사한 범위 내인 본 발명의 수정 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

파장 λ에 집중된 빛을 반사하는 광섬유 격자 및 안정화 처리된 환경적으로 안정한 음의 열팽창 베타 유크립타이트 유리 세라믹 기판을 포함하고, 상기 섬유 격자는 환경적으로 내구성 프릿 융합 밀봉(seal)으로, 상기 기판에 압력 하에서 부착되고, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 습한 환경에 노출시 +/- 0.015 nm 미만으로 변화하는 것을 특징으로 하는 광도파관 전개 환경에 환경적으로 유용한 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 환경적으로 내구성 프릿 융합 밀봉은 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉인 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 파장 λ은 습기에 노출시, +/- 0.030 nm 미만으로 변화하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제1항 또는 제26항에 있어서, 상기 기판은 밀봉된 균열끝을 포함하는 다수의 드라이빙된 미세균열을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제4항에 있어서, 상기 기판은 미리 조절된 물 중탕 습기 처리 건조된 기판인 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 기판은 치수 길이와 안정한된 균열 길이를 갖는 다수의 미세균열을 갖는 미세균열된 바디이고, 여기서, 상기 기판 미세균열된 바디의 상기 치수 길이는 광도파관 전개 환경에 노출시 치수적으로 안정화되는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제6항에 있어서, 상기 기판 미세균열된 바디의 치수 길이는 광도파관 전개 환경에 노출시, 50 ppm 미만으로 변화하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제7항에 있어서, 상기 길이는 32 ppm 미만으로 변화하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 기판은 균열끝으로 마무리되는 다수의 미세균열을 갖는 미세균열된 바디이고, 상기 미세균열끝은 실질적으로 침출된 유리-세라믹 성분들로 충전되는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관디바이스.
제9항에 있어서, 상기 기판 바디는 광도파관 전개 환경에 노출시 20 ppm 이하의 치수 변화를 갖는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉은 상 전환 밀첨가물(phase inverting mill addition)로 충전되는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉은 파이로인삼염 밀첨가물로 충전되는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 섬유 격자가 405℃ 내지 440℃의 프릿 결합 온도에서 상기 유리 프릿 융합 밀봉으로 압력 하에서 상기 기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 유리 프릿 융합 밀봉은 1 lb 이상의 견인력을 갖는 상기 섬유 격자와 결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 유리 프릿 융합 밀봉은 1 - 3 lbs의 견인력을 갖는 상기 섬유 격자와 결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 디바이스는 비밀폐 패키징 용기를 더욱 포함하고, 상기 섬유 격자는 상기 비밀폐 패키징 용기내에 포함된 상기 기판에 부착된 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 디바이스는 밀폐 패키징 용기를 더욱 포함하고, 상기 섬유 격자는 상기 밀폐 패키징 용기내에 포함된 상기 기판에 부착된 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 디바이스.
파장 λ에 집중된 빛에 작용하는 광섬유 격자를 제공하는 단계, 음의 열팽창 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판을 환경적으로 안정화시키는 단계, 상기 광섬유 격자를 환경적으로 내구성 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉으로 상기 환경적으로 안정화된 유리-세라믹 기판에 압력 하에서 부착시키는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 습한 환경에 노출시 +/- 0.020 nm 미만으로 변화하는 것을 특징으로하는 광도파관 전개 환경에 유용한 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제18항에 있어서, 상기 기판을 환경적으로 안정화시키는 단계는 치수적으로 불안정 기판을 제공하는 단계, 상기 제공된 기판을 물을 함유하는 용기에 잠수시키는 단계, 상기 잠수된 기판을 습기 처리 분위기에 노출시키는 단계 및 상기 노출된 기판을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제18항에 있어서, 상기 기판을 환경적으로 안정화시키는 단계는 길이와 균열끝을 갖는 다수의 미세균열을 갖는 치수적으로 불안정한 미세균열된 기판을 제공하는 단계, 상기 미세균열의 길이를 증가시키기 위해 상기 미세균열을 드라이빙시키는 단계, 및 상기 미세균열의 균열끝을 밀봉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제19항에 있어서, 상기 잠수된 기판을 습기 처리 분위기에 노출시키는 단계는 상기 기판을 적어도 80%의 상대습도를 갖는 습한 분위기에 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제18항에 있어서, 상기 섬유 격자를 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉으로 상기 기판에 부착시키는 단계는 405℃ 내지 440℃의 온도 범위에서 상기 유리 프릿 융합 밀봉을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제22항에 있어서, 상기 부착 단계는 약 1 내지 3 lbs의 견인력을 갖는 섬유 격자 결합에 유리 프릿 융합 밀봉을 시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제18항 또는 제39항에 있어서, 상기 방법은 비밀폐 패키징 용기에서 상기 부착된 섬유 격자 및 상기 기판 및 상기 유리 프릿 융합 밀봉으로 밀폐시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제18항 또는 제39항에 있어서, 상기 방법은 밀폐 패키징 용기내에 상기 부착된 섬유 격자 및 상기 기판 및 상기 유리 프릿 융합 밀봉의 밀폐 밀봉시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
파장 λ에 집중된 빛을 반사하는 광섬유 브래그 격자 및 안정화 처리된 환경적으로 안정한 음의 열팽창 미세균열된 베타 유크립타이트 유리 세라믹 기판을 포함하고, 상기 섬유 격자는 상기 기판에 압력 하에서 부착되며, 여기서, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 습한 환경에 노출시 +/- 0.015 nm 미만으로 변화하는 것을 특징으로 하는 광도파관 전개 환경에서 유용한 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 필터 디바이스.
제1항 또는 제26항에 있어서, 상기 파장 λ은 +/- 0.010 nm 미만으로 변화하고, 상기 습한 환경은 적어도 약 80%의 상대습도를 갖는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 필터 디바이스.
제1항 또는 제26항에 있어서, 상기 파장 λ은 상기 습한 환경에 2000 시간 동안 노출시 +/- 0.010 nm 미만으로 변화하고, 상기 습한 환경은 적어도 약 85%의 상대습도와 약 25℃의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 필터 디바이스.
제26항에 있어서, 상기 기판에 상기 격자의 부착에 우선하여, 상기 기판은 물 용기에 잠수되고, 습기 처리 분위기에 노출되는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 필터 디바이스.
제26항에 있어서, 상기 기판은 치수 길이와 안정한 균열 길이를 갖는 다수의 미세균열을 갖는 미세균열된 바디이고, 상기 기판 미세균열된 바디의 치수 길이는 광도파관 전개 환경에 노출시 안정화되는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 필터 디바이스.
제30항에 있어서, 상기 기판 미세균열된 바디의 치수 길이는 광도파관 전개 환경에 노출시, 32 ppm 미만으로 변화하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 필터 디바이스.
제26항에 있어서, 상기 기판은 균열끝으로 마무리되는 다수의 미세균열을 갖는 미세균열된 바디이고, 상기 미세균열끝은 실질적으로 상기 유리-세라믹 기판 바디로부터 침출된 유리-세라믹 성분들의 침전물로 충전된 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 광섬유 격자 도파관 필터 디바이스.
파장 λ에 집중된 빛에 작용하는 광섬유 브래그 격자를 제공하는 단계, 음의 열팽창 미세균열된 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판을 환경적으로 안정화시키는 단계, 및 상기 광섬유 격자를 상기 환경적으로 안정화된 유리-세라믹 기판에 압력 하에서 부착시키는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 적어도 80%의 상대습도를 갖는 습한 환경에 노출시, +/- 0.010 nm 미만으로 변화한 것을 특징으로 하는 광도파관 전개 환경에서 유용한 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제33항에 있어서, 상기 기판을 환경적으로 안정화시키는 단계는 치수적으로 불안정성 기판을 제공하는 단계, 상기 제공된 기판을 부착 전에 물을 함유하는 용기에 잠수시키는 단계, 상기 잠수된 기판을 습기 처리 분위기에 노출시키는 단계, 및 상기 노출된 기판을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제33항에 있어서, 상기 기판을 환경적으로 안정화시키는 단계는 길이와 균열끝을 갖는 다수의 미세균열을 갖는 치수적으로 불안정한 미세균열된 기판을 제공하는 단계, 상기 미세균열의 길이를 증가시키기 위해 상기 미세균열을 드라이빙시키는 단계, 및 상기 미세균열의 균열끝을 밀봉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제33항에 있어서, 상기 방법은 비밀폐 패키징 용기에서, 상기 부착된 섬유 격자와 상기 기판의 밀폐시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제33항에 있어서, 상기 방법은 밀폐 패키징 용기내에, 상기 부착된 섬유 격자와 상기 기판의 밀폐 밀봉시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제33항에 있어서, 상기 방법은 상기 기판에 부착된 상기 섬유 격자를 적어도 2000 시간 동안 적어도 90%의 상대습도와 약 25℃의 온도를 갖는 습한 환경에 노출 시키는 단계 및 상기 파장 λ을 모니터링하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
파장 λ에 집중된 빛을 반사하는 광섬유 브래그 격자를 제공하는 단계,

음의 열팽창 베타-유크립타이트 유리-세라믹 기판을 제공하는 단계, 및

상기 광섬유 격자를 410℃ 내지 430℃ 의 온도에서 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉으로 압력하에서 상기 유리-세라믹 기판에 부착시키는 단계를 포함하고, 여기서, 상기 기판은 상기 섬유 격자에서 열적으로 유도된 파장 이동을 보상하고, 상기 파장 λ은 적어도 80%의 상대습도를 갖는 습한 환경에 노출시, +/- 0.010 nm 미만으로 변화하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제39항에 있어서, 상기 섬유 격자를 납 아연 붕산염 유리 프릿 융합 밀봉으로 상기 기판에 부착시키는 단계는 약 425℃의 온도에서 상기 유리 프릿 융합 밀봉을 가열시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.
제39항에 있어서, 상기 부착 단계는 레이저 광선으로 가열시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경적으로 안정한 비열화 섬유 격자 도파관 디바이스의 제조방법.