RU2156485C1 - Фоточувствительный волоконный световод и фотоиндуцированная структура - Google Patents

Фоточувствительный волоконный световод и фотоиндуцированная структура Download PDF

Info

Publication number
RU2156485C1
RU2156485C1 RU99109637/28A RU99109637A RU2156485C1 RU 2156485 C1 RU2156485 C1 RU 2156485C1 RU 99109637/28 A RU99109637/28 A RU 99109637/28A RU 99109637 A RU99109637 A RU 99109637A RU 2156485 C1 RU2156485 C1 RU 2156485C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
light conduit
core
refractive index
fibre
Prior art date
Application number
RU99109637/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Е.М. Дианов
Р.Р. Храпко
С.А. Васильев
О.И. Медведков
К.М. Голант
Original Assignee
Научный центр волоконной оптики при Институте общей физики РАН
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 Научный центр волоконной оптики при Институте общей физики РАН filed Critical Научный центр волоконной оптики при Институте общей физики РАН
Priority to RU99109637/28A priority Critical patent/RU2156485C1/ru
Priority to EP00932178A priority patent/EP1183560A4/en
Priority to CA002373153A priority patent/CA2373153A1/en
Priority to KR1020017014178A priority patent/KR100716823B1/ko
Priority to PCT/US2000/012550 priority patent/WO2000068718A1/en
Priority to CNB008072744A priority patent/CN1220075C/zh
Priority to JP2000616449A priority patent/JP2002544535A/ja
Priority to AU49939/00A priority patent/AU4993900A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2156485C1 publication Critical patent/RU2156485C1/ru
Priority to US10/357,892 priority patent/US6760526B2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • 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
    • 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
    • C03B19/1415—Reactant delivery systems
    • 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
    • C03B19/1415—Reactant delivery systems
    • C03B19/1423—Reactant deposition burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01807—Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01807—Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
    • C03B37/01815—Reactant deposition burners or deposition heating means
    • C03B37/01823—Plasma deposition burners or heating means
    • C03B37/0183—Plasma deposition burners or heating means for plasma within a tube substrate
    • 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
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
    • C03C13/046—Multicomponent glass compositions
    • 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
    • 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
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • 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
    • G02B6/0208—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response
    • G02B6/021—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response characterised by the core or cladding or coating, e.g. materials, radial refractive index profiles, cladding shape
    • 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
    • C03B2201/58—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with metals in non-oxide form, e.g. CdSe
    • 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
    • C03C2201/08—Doped silica-based glasses containing boron or halide
    • C03C2201/10—Doped silica-based glasses containing boron or halide containing boron
    • 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
    • C03C2201/28—Doped silica-based glasses containing non-metals other than boron or halide containing phosphorus
    • 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
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/32—Doped silica-based glasses containing metals containing aluminium
    • 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
    • C03C2201/34—Doped silica-based glasses containing metals containing rare earth metals
    • C03C2201/3417—Lanthanum
    • 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
    • C03C2201/40—Doped silica-based glasses containing metals containing transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn
    • C03C2201/42—Doped silica-based glasses containing metals containing transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn containing titanium
    • 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
    • C03C2201/58—Doped silica-based glasses containing metals containing metals in non-oxide form, e.g. CdSe
    • 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
    • C03C2203/40—Gas-phase processes
    • 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
    • C03C2203/40—Gas-phase processes
    • C03C2203/42—Gas-phase processes using silicon halides as starting materials
    • C03C2203/44—Gas-phase processes using silicon halides as starting materials chlorine containing
    • 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
    • G02B6/02123—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating
    • G02B6/02133—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating using beam interference
    • G02B6/02138—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating using beam interference based on illuminating a phase mask
    • 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
    • G02B6/02171—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes
    • G02B6/02176—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations
    • G02B6/0219—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations based on composition of fibre materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

Изобретение используется в волоконных лазерах различных конфигураций, в том числе в лазерах с накачкой в оболочку световода, каскадных лазерах и конвертерах на вынужденном комбинационном рассеянии, спектральных фильтрах, компенсаторах дисперсии, датчиках физических величин (показателя преломления, температуры, механических напряжений), элементах для подавления излучения на заданных длинах волн, эрбиевых волоконных усилителях спонтанной люминесценции в области 1,06 мкм, неодимовых усилителях, для сглаживания спектра усиления эрбиевых волоконных усилителей, используемых, в частности, в системах со спектральным уплотнением каналов. Сердцевина волоконного световода содержит 0,01 - 5 вес.% атомов серы. На световод воздействуют излучением лазера с длиной волны короче 240 нм, причем плотность лазерного излучения не превышает 100 мДж/см2. Повышена фоточувствительность волоконного световода, упрощена технология изготовления фотоиндуцированных структур в нем. 2 c. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области волоконной оптики и промышленно применимо, в частности, в волоконных лазерах различных конфигураций, в том числе лазерах с накачкой в оболочку световода, каскадных лазерах и конвертерах на вынужденном комбинационном рассеянии, спектральных фильтрах, компенсаторах дисперсии, датчиках физических величин (показателя преломления, температуры, механических напряжений и т.д.), элементах для подавления излучения на заданных длинах волн, например, пика усиленной спонтанной люминесценции на длине волны 1,53 мкм в эрбиевых волоконных усилителях, спонтанной люминесценции в области 1,06 мкм в неодимовых усилителях и лазерах, работающих в других спектральных диапазонах, а также для сглаживания спектра усиления эрбиевых волоконных усилителей, используемых, в частности, в системах со спектральным уплотнением каналов.
Известен волоконный световод, содержащий оболочку и сердцевину [P.J. Lemaire, R. М. Atkins, V. Mizrahi, W.A. Reed, "High pressure H2 loading as a technique for achieving ultrahigh UV photosensitivity and thermal sensitivity in GeO2 doped optical fibres", Electron. Lett., vol. 29, N.13, pp.1191-1193, 1993]. Фоточувствительность этого световода обеспечивается дополнительной его обработкой в атмосфере молекулярного водорода при высоком давлении.
Недостатком этого световода является необходимость дополнительной сложной водородной обработки, а также то, что после проведения такой обработки повышенная фоточувствительность не является долговременной.
Наиболее близким к заявляемому является известный волоконный световод, содержащий оболочку и сердцевину [J.Albert, B.Malo, K.O.Hill, F.Bilodeau, D. C. Johnson, "Comparison of one-photon and two-photon effects in the photosensitivity of germanium-doped silica optical fibers exposed to intense ArF excimer laser pulses", Appl. Phys. Lett., Vol.67, N 24, pp. 3529-3531, 1995] . В данном случае фотоиндуцированное изменение показателя преломления производится излучением с длиной волны 193 нм при высокой плотностью энергии (500 - 600 мДж/см2).
Недостатком этого прототипа является низкая фоточувствительность, вследствие чего требуется высокая плотность энергии для достижения требуемой величины фотоиндуцированного изменения показателя преломления (~ 10-3), что значительно усложняет процесс записи фотоиндуцированной структуры, делает его менее воспроизводимым. Кроме того, такая фотоиндуцированная структура обладает низкой механической прочностью в силу повреждения поверхности кварцевого стекла, возникающего при ее облучении высокоинтенсивными световыми потоками.
Известна фотоиндуцированная структура, созданная в волоконном световоде, содержащем оболочку и сердцевину [P.J. Lemaire, R.М. Atkins, V. Mizrahi, W A. Reed, "High pressure H2 loading as a technique for achieving ultrahigh UV photosensitivity and thermal sensitivity in GeO2 doped optical fibres". Electron. Lett., vol.29, N 13, pp. 1191- 1193, 1993]. Возможность создания этой структуры обеспечивается дополнительной обработкой световода в атмосфере молекулярного водорода при высоком давлении.
Недостатком этой структуры является необходимость дополнительной сложной водородной обработки, а также то, что после проведения такой обработки повышенная фоточувствительность не является долговременной.
Наиболее близким к заявляемой является фотоиндуцированная структура, созданная в волоконном световоде, содержащем оболочку и сердцевину [J.Albert, B. Malo, K. O. Hill, F.Bilodeau, D.C.Johnson, "Comparison of one-photon and two-photon effects in the photosensitivity of germanium-doped silica optical fibers exposed to intense ArF excimer laser pulses", Appl. Phys. Lett., vol. 67, N 24, pp. 3529-3531, 1995]. В данном случае фотоиндуцированное изменение показателя преломления производится излучением с длиной волны 193 нм при высокой плотностью энергии (500 - 600 мДж/см2).
Недостатком этого прототипа является низкая фоточувствительность, вследствие чего требуется высокая плотность энергии для достижения требуемой величины фотоиндуцированного изменения показателя преломления ( Δn ~ 10-3), что значительно усложняет процесс записи фотоиндуцированной структуры, делает его менее воспроизводимым. Кроме того, такая фотоиндуцированная структура обладает низкой механической прочностью в силу повреждения поверхности кварцевого стекла, возникающего при ее облучении высокоинтенсивными световыми потоками.
С помощью заявляемого изобретения решается техническая задача повышения фоточувствительности волоконного световода и упрощение технологии изготовления фотоиндуцированных структур в нем.
Поставленная задача решается тем, что в волоконном световоде, содержащем оболочку и сердцевину, сердцевина содержит от 0,01 до 5 вес.% атомов серы.
В частности, сердцевина и/или оболочка могут быть выполнены на основе SiO2.
В частности, оболочка и/или сердцевина могут дополнительно содержать по меньшей мере один химический элемент из группы N, Ga, Al, Fe, F, Ti, В, Sn, Ba, Ta, Zr, Ge, P, Bi.
В частности, химический элемент может входить в составе окисла.
Поставленная задача решается также тем, что в фотоиндуцированной структуре, выполненной в волоконном световоде, содержащем оболочку и сердцевину, сердцевина содержит от 0,01 до 5 вес.% атомов серы.
В частности, показатель преломления в структуре может изменяться от 10-8 до 10-2.
В частности, длина структуры вдоль оси волоконного световода может составлять от 0,1 до 10000 мм.
В частности, максимумы показателя преломления в структуре могут быть расположены на расстоянии от 0,05 до 100000 мкм.
В частности, максимумы показателя преломления в структуре могут быть расположены на одинаковом расстоянии друг от друга.
В частности, максимумы показателя преломления в структуре могут быть расположены на расстоянии друг от друга, монотонно изменяющемся вдоль оси волоконного световода.
Заявляемые изобретения, представляющие собой фоточувствительный волоконный световод и выполненную в этом световоде фотоиндуцированную структуру, связаны единым изобретательским замыслом.
Суть изобретений состоит в следующем. Фоточувствительный волоконный световод, сердцевина которого согласно изобретению легирована серой, обладает по сравнению с прототипом следующими преимуществами. Малая концентрация легирующего элемента обеспечивает малые оптические потери в инфракрасном диапазоне спектра. Волноводные свойства волоконного световода, выполненного согласно изобретению, близки к свойствам стандартного световода, что не создает трудностей при их соединении. Кроме того, заявляемый световод, как показал опыт, обладает высокой фоточувствительностью на длине волны 193 нм без проведения дополнительной водородной обработки, осложняющей процесс записи фотоиндуцированных структур и ухудшающей их температурную стабильность. Достаточно большое индуцированное изменение показателя преломления ( Δn ~ 1 • 10-3) достигается при относительно небольших дозе (D ~ 1 кДж/см2) и плотности энергии (I ~ 100 мДж/см2) ультрафиолетового облучения. Процесс изменения показателя преломления инициируется однофотонным поглощением на указанной длине волны, поэтому требования к пространственной однородности пучка возбуждающего лазерного излучения при записи фотоиндуцированной структуры не столь высоки, как в случае процесса, основанного на двухфотонном поглощении.
Изобретения поясняются чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает конструкцию волоконного световода 1, содержащего защитное полимерное покрытие 2, кварцевую отражающую оболочку 3 и сердцевину 4;
фиг.2 изображает блок-схему устройства для модуляции показателя преломления с помощью лазерного ультрафиолетового излучения. Устройство для записи фотоиндуцированной структуры содержит ультрафиолетовый эксимерный ArF лазер 5, излучение которого попадает на фазовую маску 6, причем дополнительная фокусировка излучения для повышения его плотности на поверхности маски 6 может осуществляться с помощью цилиндрической линзы 7. Фоточувствительный волоконный световод 1 располагается за маской 6 в области интерференции пучков +1 и -1 порядков дифракции. Время записи в зависимости от требуемых параметров фотоиндуцированной структуры может варьироваться в диапазоне от нескольких секунд до нескольких минут;
фиг. 3 изображает характерный спектр пропускания созданной с помощью заявляемых изобретений брегговской решетки с периодом 535 нм и длиной 3 мм. Запись решетки производилась при плотности энергии 100 мДж/см2, частоте повторения импульсов лазерного излучения 10 Гц и временем облучения 15 мин;
фиг. 4 изображает зависимость наведенного показателя преломления от дозы излучения эксимерного ArF лазера. Эта зависимость получена путем анализа спектра пропускания решетки (фиг. 3).
При изготовлении заготовки для фоточувствительного волоконного световода с оболочкой из нелегированного кварцевого стекла, сердцевиной из стекла, легированного серой, использовался известный метод SPCVD [D.Pavy, M.Moisan, S. Saada, P. Chollet, P. Leprince, J.Marec: "Fabrication of optical fiber preforms by a new surface-plasma CVD process", ECOC'86, pp. 19-22, 1986]. Применяли плазменный разряд пониженного давления. Опорную кварцевую трубку диаметром 20 мм и толщиной стенок 2 мм нагревали до температуры 1300oC. В опорную трубку подавали смесь состава SiCl4 + SO2 при полном давлении 1 мм рт. ст. СВЧ-мощность изменяли в диапазоне 1 - 5 кВт. Количество поступающего в реактор диоксида серы в единицу времени составляло 2,5 • 10-3 моль/мин.
Используя полученную заготовку, был изготовлен фоточувствительный волоконный световод стандартных размеров, содержащий 0.4 вес.% серы. Под действием излучения эксимерного ArF лазера с длиной волны 193 нм и плотностью энергии в импульсе 100 мДж/см2 создавали стабильный индуцированный показатель преломления Δn ≈ 1•10-3. Условия облучения: длительность облучения 15 мин, длительность импульсов 20 нс, частота импульсов f = 10 Гц, доза облучения D = 1 кДж/см2. В этом световоде была записана брегговская решетка с использованием фазовой маски с периодом 1070 мкм и подавленным нулевым порядком по методу [K.О. Hill, В. Malo, F. Bilodeau, D.C.Johnson, J. Albert, "Bragg grating fabricated in monomode photosensitive optical fiber by UV exposure through a phase mask", Appl. Phys. Lett., vol.62, N 10, pp.1035-1037, 1993] . Экспериментально измеренный спектр пропускания решетки длиной 3 мм (фиг. 3) подтверждает, что величина индуцированного показателя преломления составляет 1•10-3. Его величину можно варьировать, изменяя дозу облучения (фиг. 4).

Claims (10)

1. Фоточувствительный волоконный световод, содержащий оболочку и сердцевину, отличающийся тем, что сердцевина содержит 0,01 - 5 вес.% атомов серы.
2. Световод по п.1, отличающийся тем, что сердцевина выполнена на основе SiO2.
3. Световод по п.1, отличающийся тем, что оболочка выполнена на основе SiO2.
4. Световод по п. 1, отличающийся тем, что оболочка и/или сердцевина дополнительно содержат по меньшей мере один химический элемент из группы N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, Ge, P, Bi.
5. Фотоиндуцированная структура, выполненная в волоконном световоде, содержащем оболочку и сердцевину, отличающаяся тем, что сердцевина содержит 0,01 - 5 вес.% атомов серы.
6. Структура по п.5, отличающаяся тем, что показатель преломления в ней изменяется от 10-8 до 10-2.
7. Структура по п.5, отличающаяся тем, что ее длина вдоль оси световода составляет 0,1 - 10000 мм.
8. Структура по п.5, отличающаяся тем, что максимумы показателя преломления в ней расположены на расстоянии 0,05 - 100000 мкм.
9. Структура по п.5, отличающаяся тем, что максимумы показателя преломления расположены на одинаковом расстоянии друг от друга.
10. Структура по п.5, отличающаяся тем, что максимумы показателя преломления расположены на расстоянии друг от друга, монотонно изменяющемся вдоль оси волоконного световода.
RU99109637/28A 1999-05-07 1999-05-19 Фоточувствительный волоконный световод и фотоиндуцированная структура RU2156485C1 (ru)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99109637/28A RU2156485C1 (ru) 1999-05-19 1999-05-19 Фоточувствительный волоконный световод и фотоиндуцированная структура
EP00932178A EP1183560A4 (en) 1999-05-19 2000-05-08 CHALKOGEN DOPING OF OXID GLASSES
CA002373153A CA2373153A1 (en) 1999-05-07 2000-05-08 Chalcogenide doping of oxide glasses
KR1020017014178A KR100716823B1 (ko) 1999-05-07 2000-05-08 칼코겐 화합물이 도핑된 산화 유리
PCT/US2000/012550 WO2000068718A1 (en) 1999-05-07 2000-05-08 Chalcogenide doping of oxide glasses
CNB008072744A CN1220075C (zh) 1999-05-07 2000-05-08 光纤
JP2000616449A JP2002544535A (ja) 1999-05-07 2000-05-08 カルコゲニド添加酸化ガラス
AU49939/00A AU4993900A (en) 1999-05-07 2000-05-08 Chalcogenide doping of oxide glasses
US10/357,892 US6760526B2 (en) 1999-05-19 2003-02-04 Chalcogenide doping of oxide glasses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99109637/28A RU2156485C1 (ru) 1999-05-19 1999-05-19 Фоточувствительный волоконный световод и фотоиндуцированная структура

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2156485C1 true RU2156485C1 (ru) 2000-09-20

Family

ID=20219555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99109637/28A RU2156485C1 (ru) 1999-05-07 1999-05-19 Фоточувствительный волоконный световод и фотоиндуцированная структура

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP1183560A4 (ru)
JP (1) JP2002544535A (ru)
KR (1) KR100716823B1 (ru)
CN (1) CN1220075C (ru)
AU (1) AU4993900A (ru)
CA (1) CA2373153A1 (ru)
RU (1) RU2156485C1 (ru)
WO (1) WO2000068718A1 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPR178200A0 (en) * 2000-11-29 2000-12-21 Redfern Integrated Optics Pty Ltd Silica-based optical device fabrication
US7080528B2 (en) 2002-10-23 2006-07-25 Applied Materials, Inc. Method of forming a phosphorus doped optical core using a PECVD process
JP5549525B2 (ja) 2009-11-16 2014-07-16 信越化学工業株式会社 硫黄を共添加したチタニアドープ石英ガラス部材の製造方法
US8789390B2 (en) * 2010-04-15 2014-07-29 Corning Incorporated Near net fused silica articles and method of making
JP6123235B2 (ja) * 2012-11-05 2017-05-10 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置及び電子機器
CN109485256A (zh) * 2018-11-20 2019-03-19 广州宏晟光电科技股份有限公司 一种折射率为1.5-1.6的光纤面板芯料玻璃及其制造方法
WO2021231083A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Corning Incorporated Reduced diameter single mode optical fibers with high mechanical reliability
CN114153049B (zh) * 2021-12-06 2023-06-13 杭州径上科技有限公司 一种定焦防辐射镜头
CN115504668B (zh) * 2022-11-24 2023-03-07 文安县瑞原玻璃制品有限公司 一种透紫外线高硼硅玻璃及其制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5521059A (en) * 1978-07-31 1980-02-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical fiber
JPS5852935B2 (ja) * 1978-11-20 1983-11-26 三菱マテリアル株式会社 光伝送用素材の製造方法
JPS603018B2 (ja) * 1979-04-26 1985-01-25 三菱電線工業株式会社 光ファイバ母材の製造法
ATE37100T1 (de) * 1980-07-17 1988-09-15 British Telecomm Monomode optische faser und verfahren zur herstellung.
FR2566772B1 (fr) * 1984-06-29 1986-11-14 Cird Diacyloxy-1,8 acyl-10 anthrones, leur procede de preparation et leur utilisation en medecine humaine ou veterinaire et en cosmetique
JPS62283845A (ja) * 1986-05-31 1987-12-09 Furukawa Electric Co Ltd:The ド−プト石英系光フアイバ
EP0542724B1 (en) * 1987-02-16 1996-06-12 Sumitomo Electric Industries Limited Furnace for heating glass preform for optical fiber and method for producing glass preform
DE3731604A1 (de) * 1987-09-19 1989-03-30 Philips Patentverwaltung Verfahren zur herstellung einer monomode-lichtleitfaser
JPH04263030A (ja) * 1990-05-09 1992-09-18 Daido Steel Co Ltd 繊維強化金属とその製造方法
US5367588A (en) * 1992-10-29 1994-11-22 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Communications Method of fabricating Bragg gratings using a silica glass phase grating mask and mask used by same
US5274734A (en) * 1992-08-28 1993-12-28 At&T Bell Laboratories Article comprising a rare earth or transition metal doped optical fiber
US6334338B1 (en) * 1998-07-02 2002-01-01 Lucent Technologies Inc. Sol gel process of making a fiber preform with removal of oxide particles
JP3794664B2 (ja) * 1998-07-29 2006-07-05 信越化学工業株式会社 合成石英ガラス部材及びその製造方法、並びにエキシマレーザ用光学部品

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Applied Physical letters, 1995, v. 67, N 24, p. 3529 - 3531. Electron Letters, 1993, v.29, N 13, p. 1191 - 1193. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1220075C (zh) 2005-09-21
AU4993900A (en) 2000-11-21
KR20020001866A (ko) 2002-01-09
WO2000068718A1 (en) 2000-11-16
CA2373153A1 (en) 2000-11-16
CN1353823A (zh) 2002-06-12
JP2002544535A (ja) 2002-12-24
EP1183560A1 (en) 2002-03-06
EP1183560A4 (en) 2006-06-07
KR100716823B1 (ko) 2007-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rego et al. High-temperature stability of long-period fiber gratings produced using an electric arc
US6160944A (en) Optical waveguide device
JP3325901B2 (ja) 光ウェーブガイドの屈折率を局所的に変更するための方法
US5881186A (en) Near-ultra-violet formation of refractive-index grating using phase mask
US5287427A (en) Method of making an article comprising an optical component, and article comprising the component
US5881188A (en) Optical fiber having core segment with refractive-index grating
US20120128301A1 (en) Method For Writing High Power Resistant Bragg Gratings Using Short Wavelength Ultrafast Pulses
US6832025B2 (en) Fiber bragg grating fabrication method
RU2156485C1 (ru) Фоточувствительный волоконный световод и фотоиндуцированная структура
US8737780B2 (en) Method for writing high power resistant Bragg gratings using short wavelength ultrafast pulses
US6941052B2 (en) Sensitized optical fiber method and article
US8402789B2 (en) High temperature stable fiber grating sensor and method for producing same
Kryukov et al. Long-period fibre grating fabrication with femtosecond pulse radiation at different wavelengths
Dianov et al. Long-period fiber gratings and mode-field converters fabricated by thermodiffusion in phosphosilicate fibers
Brambilla et al. Enhanced photorefractivity in tin-doped silica optical fibers
Chen et al. Vacuum-ultraviolet laser-induced refractive-index change and birefringence in standard optical fibers
Yun-Jiang et al. An all-fibre dynamic gain equalizer based on a novel long-period fibre grating written by high-frequency CO2 laser pulses
EP2136227B1 (en) High temperature stable fiber grating sensor and method for producing same
Robert et al. Demonstration of two distributions of defect centers in hydrogen-loaded high germanium content fibers
Pissadakis et al. Grating inscription in optical fibres using 213 nm picosecond radiation: a new route in silicate glass photosensitivity
Zagorul'ko et al. Fibre-Bragg-grating writing in single-mode optical fibres by UV femtosecond pulses
JP2004317802A (ja) 紫外光照射による光部品、その製造方法及び製造装置
Becker et al. Fiber Bragg Grating Inscription in Multicore and Speciality Optical Fibers
Slattery et al. High-intensity UV laser inscription of fibre Bragg gratings and comparison with other fabrication techniques
Zhou et al. Femtosecond laser inscription of phase-shifted grating by post-processing

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150508