SE522705C2 - Preparation of single mode optical waveguides - Google Patents
Preparation of single mode optical waveguidesInfo
- Publication number
- SE522705C2 SE522705C2 SE9700017A SE9700017A SE522705C2 SE 522705 C2 SE522705 C2 SE 522705C2 SE 9700017 A SE9700017 A SE 9700017A SE 9700017 A SE9700017 A SE 9700017A SE 522705 C2 SE522705 C2 SE 522705C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- core
- mantle
- optical material
- glass
- refraction index
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 19
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M sodium;oxocalcium;hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+].[Ca]=O HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000382 optic material Substances 0.000 abstract 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 abstract 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004436 sodium atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 210000003708 urethra Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
-
- 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
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3501—Constructional details or arrangements of non-linear optical devices, e.g. shape of non-linear crystals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
|.|»o 522 705 2. vara olämpliga för en planär vågledargeometri, eller att de kräver dyr utrustning och/eller komplicerade kemiska processer. |. | »O 522 705 2. be unsuitable for planar waveguide geometry, or require expensive equipment and / or complicated chemical processes.
Den vanligaste metoden för att tillverka vågledare i mjuka glas är jonutbyte och elektriskt-fältassisterat jonutbyte. Jonutbytestekniken har beskrivits i [R.V.Ramaswamy and R. Srivastava, “Ion exchanged glass waveguides: a review°, J. Lightwave Technology 6, 984-1002 (l988)]. En speciell jon i substratet t.ex. Nai", ersätts av en annan jon t.ex. K* eller Agfl som har förts i kontakt med glassubstratet vanligtvis i form av smält salt, så att en högindexregion för ljusledning bildas. Denna. tillverkningsmetod kräver höga temperaturer för att jonutbytet skall ske. En annan vågledarteknik för mjuka glas är elektriskt fältassisterat jonutbyte vilket beskrivits av [G.L.Yip, P.C. Noutsios, K.The most common methods of making waveguides in soft glass are ion exchange and electric-field-assisted ion exchange. The ion exchange technique has been described in [R.V. Ramaswamy and R. Srivastava, “Ion exchanged glass waveguides: a review °, J. Lightwave Technology 6, 984-1002 (l988)]. A special ion in the substrate e.g. Nai ", is replaced by another ion such as K * or Ag fl which has been brought into contact with the glass substrate usually in the form of molten salt, so that a high index region for light conduction is formed. This manufacturing method requires high temperatures for the ion exchange to take place. Another soft glass waveguide technique is electric field-assisted ion exchange as described by [GLYip, PC Noutsios, K.
Kishioka, “Characteristics of optical waveguides made by electric-field assisted K* ion _ exchange°, Opt. Lett., 15, 739-791 (1990) ]. Ett pålagt elektriskt fält, vid en tillräckligt hög temperatur, ökar jonutbyteshastigheten genom en stimulerad jondrift. En fundamental egenskap för den elektriskt faltassisterade jonutbytestekniken för framställning av optiska Vågledare i glas är injektionen av nya joner i subsratet för att ersätta andra joner som drivits ut från substratet.Kishioka, “Characteristics of optical waveguides made by electric- fi eld assisted K * ion _ exchange °, Opt. Lett., 15, 739-791 (1990)]. An applied electric field, at a sufficiently high temperature, increases the ion exchange rate through a stimulated ion drive. A fundamental feature of the electrically field-assisted ion exchange technique for the production of optical waveguides in glass is the injection of new ions into the substrate to replace other ions expelled from the substrate.
Vågledare har tillverkats i elektro-optiska polymerer genom att utnyttja dubbelbrytning som erhålls vid polning, där brytningsindex hos polymeren ökar betydligt för ljus polariserat parallellt med polningsriktningen, och minskar för ljus polariserat vinkelrätt mot polningsriktningen. Detta har rapporterats av J.I.Tackara et al i Applied Physics Letters 52, 1031-1033, 1988. För glas, däremot, är inte den inducerade dubbelbrytningen tillräcklig för att ge vägledning.Waveguides have been fabricated in electro-optical polymers using birefringence obtained during polarity, where the refractive index of the polymer increases significantly for light polarized parallel to the polarity direction, and decreases for light polarized perpendicular to the polarity direction. This has been reported by J.I. Tackara et al in Applied Physics Letters 52, 1031-1033, 1988. For glass, however, the induced birefringence is not sufficient to provide guidance.
Planära vågledartillverkningstekniker för mjuka glas som beskrivits ovan är inkompatibla med polning. Om vågledaren fonnas först leder en påföljande polning med uppvärmning och ett pålagt fält till j ondrift och en reduktion av vägledningen. Om provet först polas så leder uppvärmningen som är nödvändig för jonutbyte att det höga infrysta fältet i glaset suddas ut. 522 705 3 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Denna uppfinning beskriver en teknik att tillverka planära vågledare med låga förluster genom selektiv polning av soda-limeglas. I denna teknik, och i motsats till jonutbyte och fåltassisterat jonutbyte, blir områden i provet genom polning medvetet utarmade på tidigare där existerande joner. Detta sker utan någon form av jonutbyte. Som en konsekvens av detta förfarande reduceras brytningsindex i de jonutarmade områdena, vilket lämnar andra områden i provet som inte har polats med ett högre brytningsindex.Planar waveguide fabrication techniques for soft glass described above are incompatible with polishing. If the waveguide is found first, a subsequent polarity with heating and an applied field leads to ground drift and a reduction of the guidance. If the sample is first polished, the heating necessary for ion exchange will erase the high frozen field in the glass. SUMMARY OF THE INVENTION This invention describes a technique of making planar waveguides with low losses by selective polishing of soda-lime glass. In this technique, and in contrast to ion exchange and field-assisted ion exchange, areas of the sample are deliberately depleted by polarity of previously existing ions. This takes place without any form of ion exchange. As a consequence of this procedure, the refractive index in the ion-depleted areas is reduced, leaving other areas in the sample that have not been polished with a higher refractive index.
Dessa områden kan då leda ljus. Framställningen är enkel eftersom den endast inbegriper applicering av ett högt fält under en viss tid på litografiskt mönstrade elektroder på ett uppvärmt prov. Högkvalitativa singelmodvågledare kan formas med denna metod.These areas can then conduct light. The production is simple because it only involves the application of a high field for a certain time on lithographically patterned electrodes on a heated sample. High-quality single-mode waveguides can be formed with this method.
BESKRIVNING AV RITNINGARNA, Fig. 1 visar ett tvärsnitt av de element som är av betydelse för polningsproceduren.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS, Fig. 1 shows a cross section of the elements which are important for the polishing procedure.
Fig. 2 visar ett tvärsnitt av ett polat prov där en vågledare har formats i enlighet med denna uppfinning.Fig. 2 shows a cross section of a polar sample where a waveguide has been formed in accordance with this invention.
Fig. 3 visar en perspektivbild av vâgledaren i enlighet med denna uppfinning.Fig. 3 shows a perspective view of the waveguide in accordance with this invention.
Fig. 4 illustrerar en perspektivbild av vâgledaren formad med en periodisk struktur i enlighet med uppfinningen.Fig. 4 illustrates a perspective view of the waveguide formed with a periodic structure in accordance with the invention.
DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Refererande till Fig. 1 är det känt att när ett glasprov (1) värms i en ugn, på en värmeplatta eller på andra sätt, så blir katj oner rörliga och konduktiviteten höjs betydligt.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to Fig. 1, it is known that when a glass sample (1) is heated in an oven, on a hot plate or in other ways, cations become mobile and the conductivity is significantly increased.
I soda-limeglas, borsilikatglas eller andra glas är den huvudsakliga laddningsbäraren Nafl Genom att applicera höga elektriska fält över en glasplatta (1), driver det elektriska fältet (2), natrium jonema (3) från anodens sida (4) till katodens sida (5). På detta sättet fonnas ett tunt ornråde (6) i glaset nära anoden som är utarmat på natrium atomer, i fortsättningen benämnt utarmningsornråde. I den här beskrivna tekniken utgörs anoden apso: 522 705 4: (7) av en s.k. “blocking electrode”, såsom en tillräckligt tjock aluminiumfilm som förhindrar att nya joner kan komma in i provet. Därmed förhindrar man jonutbyte i utarrnningsområdet och brytningsindex för utarmningsområdet (6) höjs inte, utan sänks istället. Utarmningsornrådet (6) kan inte utnyttjas för vägledning då dess angränsande områden (8) har den ursprungliga koncentrationen av joner och högre brytningsindex. Ett prov (1) är typiskt 0.2 - 5 mm tjockt och 0.5 - 5 cm långt och brett. Vanligtvis använda temperaturer och spänningar för polning är 250-500 °C respektive 1-30 kV.In soda-lime glass, borosilicate glass or other glass, the main charge carrier is Na fl By applying high electric fields over a glass plate (1), the electric field (2) drives the sodium ions (3) from the side of the anode (4) to the side of the cathode ( 5). In this way, a thin tube (6) is formed in the glass near the anode which is depleted of sodium atoms, hereinafter referred to as depletion tube. In the technique described here, the anode apso: 522 705 4: (7) consists of a so-called "Blocking electrode", such as a sufficiently thick aluminum strip that prevents new ions from entering the sample. This prevents ion exchange in the depletion area and the refractive index of the depletion area (6) is not raised, but is lowered instead. The depletion area (6) can not be used for guidance as its adjacent areas (8) have the initial concentration of ions and higher refractive index. A sample (1) is typically 0.2 - 5 mm thick and 0.5 - 5 cm long and wide. Commonly used temperatures and voltages for polarity are 250-500 ° C and 1-30 kV respectively.
Som visas i Fig. 2. i denna teknik är anoden (7) inte en kontinuerlig ledare i den laterala ledden utan den har istället åtminstone två regioner (10) och (11) som är separerade med ett gap (9). Genom att applicera hög spänning mellan anoden (7) och katoden (12) på ett uppvärmt prov (1) skapas ett utannningsområde (6) som inte är kontinuerlig i den laterala dimensionen, utan istället har öppningar (13) under gapet (9), mellan de tvâ regionerna (10) och (11) för anoden (7). På grund av gapet (9) sträcker sig inte de elektriska fältlijema (2) i räta lnjer från anoden (7) till katoden (12), utan de sprider sig istället under öppningen (13) av utarmnngsornrådet (6). En konsekvens av detta är attt vissa joner migrerar mot katoden (12) även i området under öppningen (13). Resultatet blir att ett ornråde (14) bildas under öppningen (13), som i viss utsträckning är utarmat på rörliga joner. Detta område (14) får dänned ett lägre brytningsindex än under öppningen (13). På detta sättet bevarar öppningen i utarmningsornrådet (6) huvudsakligen sitt ursprungliga brytningsindex medan glaset i området som angränsar till öppningen (13) får ett lägre brytningsindex, nämligen är området (14) under öppningen (13) och utarmningsområdena (6) under de två delarna (10) och (11) av anoden (7). Det täckande mediet (15) kan vara en film deponerad på provet (1), luft eller vaccum. Slutresultatet blir en struktur där öppningen (13) kan leda ljus genom total reflexion och där ljus kan kopplas in i öppningen med en optisk fiber eller en lins som visas i Fig. 3.As shown in Fig. 2 of this technique, the anode (7) is not a continuous conductor in the lateral joint but instead has at least two regions (10) and (11) separated by a gap (9). By applying high voltage between the anode (7) and the cathode (12) on a heated sample (1), an exhalation area (6) is created which is not continuous in the lateral dimension, but instead has openings (13) below the gap (9). between the two regions (10) and (11) of the anode (7). Due to the gap (9), the electric field lines (2) do not extend in a straight line from the anode (7) to the cathode (12), but instead spread under the opening (13) of the depletion tube (6). One consequence of this is that some ions migrate towards the cathode (12) also in the area below the opening (13). The result is that an urethra (14) is formed below the opening (13), which to some extent is depleted of moving ions. This area (14) then has a lower refractive index than below the opening (13). In this way, the opening in the depletion groove area (6) mainly retains its original refractive index while the glass in the area adjacent to the opening (13) has a lower refractive index, namely the area (14) below the opening (13) and the depletion areas (6) below the two parts (10) and (11) of the anode (7). The covering medium (15) may be an m lm deposited on the sample (1), air or vaccum. The end result is a structure where the aperture (13) can conduct light through total re ection and where light can be coupled into the aperture with an optical fiber or a lens as shown in Fig. 3.
Ett annat sätt att tillverka vågledare som denna uppfinning behandlar är polning av ett substrat (1) med en elektrod (7) som har ett gap (9) mellan områdena (10) och (11) i den :so-n 522 705 5 laterala dimensionen i vilket gapet (9) i princip är periodiskt i den logitudinella dimensionen vilket visas i perspektivbilden i Fig.4. Med användande av en sådan anod i den longitudinella dimensionen blir medelbrytningsindex for öppningen (13) under det i princip periodiska gapet (9) reducerat på grund av den mindre polningen än brytningsindex för de två delarna av utarmningsområdet (6) under områdena (10) och (11) for anoden (7). På samma sätt som for en anod (7) som har ett kontinuerligt gap (9), skapar en som har en i princip periodiskt gap (9) en vågledare genom polning i en enstegsprocess utan att j onutbyte eller fält assisterat jonutbyte behöver göras.Another way of making waveguides which this invention relates to is polarity of a substrate (1) with an electrode (7) having a gap (9) between the areas (10) and (11) in the lateral: 522 705 lateral the dimension in which the gap (9) is in principle periodic in the logitudinal dimension which is shown in the perspective view in Fig.4. Using such an anode in the longitudinal dimension, the mean refractive index of the opening (13) below the substantially periodic gap (9) is reduced due to the smaller polarization than the refractive index of the two parts of the depletion region (6) below the regions (10) and (11) for the anode (7). In the same way as for an anode (7) which has a continuous gap (9), one which has a substantially periodic gap (9) creates a waveguide by polarity in a one-step process without the need for ion exchange or field-assisted ion exchange.
Den föredragna metoden beskriven ovan utesluter inte en fabrikationsmetod i vilken konventionella tekniker som jonutyte eller fältassisterat jonutbyte används för att definiera en vägledande kärna och en mantel, och en därpå följande polning av substratet. i vilken brytningsindex for manteln sänks lika mycket eller mer än for kärnan. Ett möjligt sätt att uppnå detta är genom att tillverka en vågledare med konventionellt jonutbyte eller fältassisterat jonutbyte och sen som illustreras i Fig. 4 pola käman i princip periodiskt i den longitudinella dimensionen och pola manteln kontinuerligt så att i medeltal i den longitudinella dimensionen brytningsindex för käman reduceras mindre än för manteln. Även om diskussionen ovan hänför sig till natrium, skall det förstås att andra katjoner som kalium, kalcium uppför sig på ett motsvarande sätt, och principen för uppfinningen är tillämplig lika väl för glaser som innehåller sådana joner. Det skall också förstås att vågledare kan framställas med den ovan beskrivna tekniken för att användas i olika konfigurationer för välkända tillämpningar i optoelektronik och elektro-optik, där det antingen behövs, eller inte behövs, ytterligare elektroder på substratet for att kontrolera ljus i vågledaren. I synnerhet balanserade och obalanserade Mach-Zehnder interferometrar, Sagnac interferometrar, kopplare, splitters, likaväl som aktiva komponenter som arnplitud och fasmodulatorer kan tillverkas med tekniken som beskrivs i denna uppfinning. Det är också möjligt och fördelaktigt att kombinera vågledama som tillverkas med denna teknik med andra välkända tekniker som Bragggittertillverkning i -ua-n 522 705 b vågledare genom UVbelysning, för att till exempel göra en elektro-optisk komponent som elektriskt kontrollerar våglängden för maximal reflexion.The preferred method described above does not preclude a manufacturing method in which conventional techniques such as ionuthyte or field-assisted ion exchange are used to define a guiding core and a sheath, and a subsequent polishing of the substrate. in which the refractive index of the shell is lowered as much or more than that of the core. A possible way to achieve this is by manufacturing a waveguide with conventional ion exchange or field-assisted ion exchange and then as illustrated in Fig. 4 poles the core in principle periodically in the longitudinal dimension and poles the jacket continuously so that on average in the longitudinal dimension reduced less than for the mantle. Although the above discussion relates to sodium, it is to be understood that other cations such as potassium behave in a similar manner, and the principle of the invention is equally applicable to glasses containing such ions. It will also be appreciated that waveguides can be fabricated using the technique described above for use in various configurations for well known applications in optoelectronics and electro-optics, where additional electrodes are either needed or not needed on the substrate to control light in the waveguide. In particular, balanced and unbalanced Mach-Zehnder interferometers, Sagnac interferometers, couplers, splitters, as well as active components such as armature amplifiers and phase modulators can be fabricated using the techniques described in this invention. It is also possible and advantageous to combine the waveguides manufactured with this technology with other well-known techniques such as Bragg lattice fabrication in -ua-n 522 705 b waveguides by UV illumination, for example to make an electro-optical component which electrically controls the wavelength for maximum response.
EXEMPEL Kommersiellt tillgängligt soda-lime glas med en tjocklek av 3 mm användes för vågledartillverkning i enlighet med tekniken som beskrivs i denna uppfinning. På kvadratriska bitar med en sidlängd av 5 cm mönstrades på ena sidan av proven över en 4 x 4 cm stor yta, en ca.0.3 pm tj ock aluminiumelektrod som användes som anod. Mönstret i aluminiumfilmen som definierats fotolitgrafiskt bestod av ett stort antal gap (9) med bredder som sträckte sig från 2 pm till 12 pm så väl som ett antal breda gap ( ca. 200 pm). Vågledama formades under gapen (9) i anoden (7). Soda-limeproverna polades vid 280 °C, och dc polningsspärmingen ökades i steg om* ca. 700 V till en maximal spänning på 3 kV. Den integrerade strömmen som flöt genom polningskretsen var typiskt 1_0°-l0" C och polningstiden ca. 12 hours. Katoden (12) var gjord av rostfritt stål och hölls i direkt kontakt med glasplattan (1). Den mönstrade anoden kontaktades elektriskt i kanterna med en U-forrnad bit som placerades upp och ned ovanpå provet. När väl proven var polat så sågades de upp i bitar, kantema polerades och vågledarna karraktäriserades.EXAMPLES Commercially available soda-lime glass having a thickness of 3 mm was used for waveguide fabrication in accordance with the technique described in this invention. On square pieces with a side length of 5 cm were patterned on one side of the samples over a 4 x 4 cm large surface, an approx. 0.3 μm thick aluminum electrode which was used as an anode. The pattern in the aluminum film as they were photographed consisted of a large number of gaps (9) with widths ranging from 2 microns to 12 microns as well as a number of wide gaps (about 200 microns). The waveguides were formed below the gaps (9) in the anode (7). The soda-lime samples were polished at 280 ° C, and the polishing pressure was increased in steps of * approx. 700 V to a maximum voltage of 3 kV. The integrated current flowing through the polarity circuit was typically 1_0 ° -10 ° C and the polarity time was about 12 hours. The cathode (12) was made of stainless steel and was kept in direct contact with the glass plate (1). The patterned anode was electrically contacted at the edges with a U-shaped piece that was placed upside down on top of the sample.Once the samples were polished, they were sawn into pieces, the edges polished and the waveguides were characterized.
En konventionell närfáltsmätningsuppställning med en HeNelaser användes. Det visade sig att för en polningsspänning av 3 kV blev vågledare med bredder 2, 3, och 6 pm singelmod. Även bredare gap gav vågledare. Det faktum att en vågledare formas betyder att brytningsindex sänks inte bara under elektroden utan också under kanalen själv. Det kan i viss utsträckning förklaras med krökta fältlinjer, men det är också troligt att fáltfördelningen utvecklas under polningsprocessen så att mängden katjonema utarmas under kanalen också.A conventional near field measurement setup with a HeNelaser was used. It was found that for a polarity voltage of 3 kV, waveguides with widths of 2, 3, and 6 μm became single mode. Even wider gaps provided waveguides. The fact that a waveguide is formed means that the refractive index is lowered not only under the electrode but also under the channel itself. This can to some extent be explained by curved field lines, but it is also probable that the field distribution develops during the poling process so that the amount of cations is depleted during the channel as well.
En Nd:YAG laser vid 1.06 pm användes for att bestämma brytningsindexskillnaden mellan den opolade kärnan och den polade manteln. Laserstrålen fokuserades på provet och den reflekterade och transmitterade signalen detekterades. Spatiell filtrering användes för den transmitterade signalen for att identifiera bidraget från våglett och icke våglett »unna 522 705 7* ljus. I den först omgången mätningar kopplades ljuset in i provet och det translaterades sedan vertikalt och horisontellt. Den reflekterade signalen gav positionen för kanten av provet. För ett prov (12 um bred vågledare) befarms det att den transmitterade signalen var konstant för en vertikal translation på så mycket som 19 um (FWHM). Provet repositionerades sedan horisontellt så att ljus kopplades in under anoden (7), dvs. i det utarmade området ( 6) med lägre brytningsindex. Provet translaterades sen vertikalt igen på samma sätt. Som väntat var den transmitterade signalen mycket liten när ljuset focuserades nära ytan och transmission skedde först 19 pm under ytan konsistent med vågledannätningen. Detta resultat visar att mekanismen för vågledartillverkningen verkligen är skapandet av ett område med lägre brytningsindex genom polning. 19 um under ytan visar den reflekterade signalen en diskontinuitet vilken svara mot kanten for brytningsindexändringen. Från denna diskontinuitet kan man räkna ut en förändring i brytningsindex genom polning på -0.0_23, xilket svara mot en procentuell ändring av - l.5%. _An Nd: YAG laser at 1.06 μm was used to determine the refractive index difference between the unpolar core and the polar shell. The laser beam was focused on the sample and the reflected and transmitted signal was detected. Spatial filtering was used for the transmitted signal to identify the contribution of wavy and non-wavy light. In the first round of measurements, the light was connected to the sample and it was then translated vertically and horizontally. The reflected signal gave the position of the edge of the sample. For a sample (12 μm wide waveguide), it is confirmed that the transmitted signal was constant for a vertical translation of as much as 19 μm (FWHM). The sample was then repositioned horizontally so that light was switched on under the anode (7), ie. in the depleted area (6) with lower refractive index. The sample was then translated vertically again in the same way. As expected, the transmitted signal was very small when the light was focused near the surface and transmission took place only 19 μm below the surface consistent with the waveguide network. This result shows that the mechanism of waveguide fabrication is really the creation of an area with a lower refractive index by polarity. 19 μm below the surface, the reflected signal shows a discontinuity which corresponds to the edge of the refractive index change. From this discontinuity one can calculate a change in refractive index by polarity of -0.0_23, which corresponds to a percentage change of -1.5%. _
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9700017A SE522705C2 (en) | 1997-01-03 | 1997-01-03 | Preparation of single mode optical waveguides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9700017A SE522705C2 (en) | 1997-01-03 | 1997-01-03 | Preparation of single mode optical waveguides |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9700017D0 SE9700017D0 (en) | 1997-01-03 |
| SE9700017L SE9700017L (en) | 1998-10-21 |
| SE522705C2 true SE522705C2 (en) | 2004-03-02 |
Family
ID=20405357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9700017A SE522705C2 (en) | 1997-01-03 | 1997-01-03 | Preparation of single mode optical waveguides |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE522705C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102109638A (en) * | 2011-03-14 | 2011-06-29 | 浙江大学 | Strip-shaped optical wave guide in glass thermal poling layer |
-
1997
- 1997-01-03 SE SE9700017A patent/SE522705C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102109638A (en) * | 2011-03-14 | 2011-06-29 | 浙江大学 | Strip-shaped optical wave guide in glass thermal poling layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9700017D0 (en) | 1997-01-03 |
| SE9700017L (en) | 1998-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4913717A (en) | Method for fabricating buried waveguides | |
| JPH04234005A (en) | Manufacture of lightguide tube by ion exchange method | |
| Haruna et al. | Thermooptic deflection and switching in glass | |
| US4240693A (en) | Electro-optical device based on electroplating action | |
| DE3524605A1 (en) | LIGHTWAVE GUIDE, MADE OF SPECIAL HIGH ALUMINUM SUBSTRATE GLASSES THROUGH ION EXCHANGE FOR CS + IONS | |
| Chartier et al. | Fast fabrication method for thick and highly multimode optical waveguides | |
| Haruna et al. | Thermo-optic waveguide interferometric modulator/switch in glass | |
| US5318614A (en) | Method of burying optical waveguide paths | |
| US5224185A (en) | Optical switch | |
| SE522705C2 (en) | Preparation of single mode optical waveguides | |
| Honkanen et al. | Ion exchange process for fabrication of waveguide couplers for fiber optic sensor applications | |
| Lagu et al. | Fabrication of single mode glass waveguides by electrolytic release of silver ions | |
| AU658031B2 (en) | Method and apparatus for burying waveguide paths | |
| Gevorgyan | Single-step buried waveguides in glass by field-assisted copper ion-exchange | |
| CA1267575A (en) | Method of fabricating optical waveguides for the mid- infrared spectrum | |
| Jang et al. | A thin-film polymeric waveguide beam deflector based on thermooptic effect | |
| Honkanen et al. | Fabrication of ion‐exchanged channel waveguides directly into integrated circuit mask plates | |
| JPH05279087A (en) | Method for dealkalizing glass | |
| JP2739405B2 (en) | Electric field sensor | |
| Luo et al. | Ag+-Na+ exchanged channel waveguides in germanate glass | |
| JPH0954291A (en) | Optical phase shifter and optical switch using the same | |
| US20040013385A1 (en) | Method of fabricating planar waveguides and devices made by the method | |
| Pantchev et al. | Field‐assisted ion exchange in glass: The effect of masking films | |
| Chuang et al. | A dry silver electromigration process to fabricate optical waveguides on glass substrates | |
| Chartier et al. | Low temperature ion substitution in soda-lime glass by means of an electric field |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |