JPH0248433A - フツ化物ガラス製の集積される光導波路の製作方法 - Google Patents

フツ化物ガラス製の集積される光導波路の製作方法

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JPH0248433A
JPH0248433A JP1156953A JP15695389A JPH0248433A JP H0248433 A JPH0248433 A JP H0248433A JP 1156953 A JP1156953 A JP 1156953A JP 15695389 A JP15695389 A JP 15695389A JP H0248433 A JPH0248433 A JP H0248433A
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Sirti SpA
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Cavi Pirelli SpA
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 1l:度机肛分丘 本発明は、光学的遠隔通信装置用の集積される光学部品
に関し、特にフッ化物ガラス製の集積される光導波路の
製作方法に関する。
従」LJLl−血 一層低い減衰を示す光学的遠隔通信用の材料についての
研究により、フッ化物ガラス特にフルオロジルコネート
ガラスが開発され、しかしてこれらのガラスは2〜12
μmの波長領域(中赤外)において10−’dB/km
のオーダーの減衰即ち従来のシリカガラスの減衰よりも
2桁低い減衰を示す、かかるガラスから作られた光学繊
維を用いることにより、中継器が非常に太き(隔離され
る装置の設計が可能になり、技術的及び経済的利点がも
たらされる。
繊維の製作のためにフッ化物ガラスを用いることは、光
信号処理を遂行する集積される光学部品(例えば、レン
ズ、ビームスプリッタ−1波長多重変換装置/多重分離
装置等)を製作するために同じ材料が用いられることを
意味する。上記の部品はすべて、フッ化物ガラス基材に
おいて屈折率を局部的に適当に変動させることによって
得られた平面光導波路を含む。
かかるガラスを用いて光導波路を製作する方法は、例え
ば、欧州特許出願公開公報(EP−A)第261672
号に記載されている。この先行技術によれば、光導波路
が得られるべきである領域のみがマスクされていないよ
うになるように適当にマスクされたフルオロジルコネー
ト基材を、フッ化物に結合されたカチオンであるドーパ
ントを含む浴中に浸漬することにより、局部的な屈折率
の増大が該フルオロジルコネート基材に得られる。該ガ
ラス内のドーパントの拡散は、高い浴温度(例えば、1
50゛C)により促進される。かかる方法は一般的に役
立たず、何故ならかかる温度では成るフッ化物ガラスは
ドーパント含有浴の材料による化学的攻撃を受けて損傷
され得るからである。
これに対し、本発明は、高温において基材を攻撃して損
傷し得る材料の浴を用いることなく局部的な屈折率の変
動が得られ、かくして−層広範な群のガラスを用いて導
波路が得られ得る方法を提供する。
る めの 本発明によれば、反応器中においてフッ化物ガラスの板
を、咳仮の材料のガラス転移温度(vitreous 
transition temperature)より
低い温度にてかつ結晶化現象が生じない時間、フッ素以
外のガス状ハロゲン又はかかるハロゲンを発生し得る化
合物の加圧雰囲気に曝露し、それによって該ガラス中の
フッ素イオンとハロゲンイオンとの間のイオン交換及び
かかる交換が起こるガラス領域における該ガラスの屈折
率の増大を遂行させる、ことを特徴とする方法を提供す
る。
上記のガス状ハロゲンは好ましくは塩素である。
エム・ジエイ・ハーク(M、J、 Burk)、ジー・
エイチ・シゲル(G、 H,Sigel)及びケイ・エ
イチ・レビン(K、 H,Levin)によってr 1
984年度オー・エフ・シー会合(OFCMeetin
g ’84L ニューオリンズ、 1984年1月23
〜25日、メモリーTtlG2」において提出された論
文「反応性蒸気輸送法を用いる、単モード及び多モード
のグレーデッドインデックスフッ化物ガラス光学繊維の
製造」から、ガラス転移温度に近い温度に加熱されたフ
ッ化物ガラス管内に塩素を送り、該管の材料中に塩素を
拡散させることにより、フッ化物ガラス製の光学繊維を
製作する方法が知られる。かくして、プリフォームの線
引き及びコラプスを行った後繊維のコアを形成する比較
的高い屈折率領域が得られる。
この方法は満足な実用的結果をもたらさず、何故なら塩
素の浸透が、必要とされる導波力を繊維に与えるのに充
分でないからである。これはとりわけ、操作がガラス転
移温度に近い温度でかつ動的条件下にて行われ、従って
該浸透を増大させるように咳管を加圧することができな
い(圧力が高ずぎると管の変形が起こる故)ことに起因
する。
立」[JL来 かかる問題は、ガラス転移温度より低い温度でかつ静的
条件下にて操作され、従って圧力は、単なる拡散のみで
なくフッ素とハロゲンとの間のイオン交換を起こすのに
充分高くされ得る本発明によって解決される。
本発明の一層充分な理解のために、本方法を実施するた
めの装置を示す図面を参照して説明する。
第1図において、装置は慣用の反応器1からなり、集積
される光導波路が作られるべきガラス板2が該反応器に
置かれる。該反応器は、ダク(・34を経てフッ素以外
のガス状ハロゲン特に塩素又はかかるハロゲンを発生し
得るガス(特に、CcIs 、S Ocj、 、各種フ
レオン(登録商標)等)の源5及び真空ポンプ6に連結
されており、また反応器内の圧力制御用計器7及び温度
制御用熱電対8と結合されている。炉9より、この炉内
に収容された反応器1及び板2が、処理に要求される温
度に加熱せしめられる。図面を簡単にするため、ガス流
量制御用の種々の弁は図示されていない。
処理を行うために、慣用技法によって充分に磨かれた板
2が反応器1中に置かれ、そして′a5から発せられる
ハロゲンで洗浄される。かかる洗浄が行われる圧力及び
温度の条件は、本処理に影響しない。かくして、該反応
器は、既に炉9内に置かれ得る。
該洗浄が終わると、用いられたハロゲンは排気され、該
反応器は密封的に閉じられ、そして所望圧が得られるま
でハロゲンが導入される。同時に、杉板が所望温度(ガ
ラス転移温度より高くない。)に達するまで該反応器は
加熱される。杉板は、達成された温度及び圧力の条件下
で数時間塩素雰囲気に曝露されたままにされる。この処
理中、マトリックス中に存在するフッ素イオンの酸化(
ガス状フッ素に変換される。)及び塩素(又は他のハロ
ゲン)の塩素イオン(又は他のハロゲンイオン)への還
元により、フッ素と塩素(又は他のハロゲン)との間の
イオン交換が起こる。
塩素圧、反応器内の温度及び処理時間により板2中への
塩素の浸透の深さが決まり、従ってそれらはガラスの特
性及び所望される屈折率の変動に依り選ばれる。圧力、
温度及び処理時間の特定の値は、下記の例からもたらさ
れよう。
温度の上限はガラス転移温度により与えられ、一方下限
は理論的には存在しないが、一般に温度が低ければ低い
程所望屈折率の変動を得るのに必要とされる時間が長く
なるので、工業的製造要件に適合し得る妥当的に短い処
理時間になるような温度が選ばれる。その外に、当業者
によく知られているように、ガラスが熱処理に付される
場合、処理温度及び時間に依るのみならず、ガラスの組
成及びガラスの生成のために材料が受けた熱処理に依り
成る時間後結晶化現象が生じ得る。それ故、一般に、か
かる現象が生じるのを積極的に防ぐ温1度と処理時間の
組み合わせか、所与の試料に対して選ばれねばならない
0行われた試験において、ガラス転移温度より約10度
低い温度及び約10時間ないし約100時間の範囲の処
理時間が好都合であることがわかった。
製造された板2をマスクすることなく反応器1中に置く
ことにより、全体の板の表面層内でイオン交換が起こり
、塩素で富化された面は平面先導波路として働(。
予め決められた幾何構成を有する光導波路が所望される
場合は、ハロゲンでの処理の前に板2の面をマスクする
ことが必要である。これは、集積される先導波路を堤供
する場合に通常行われる操作である0本発明において、
マスキング材料を選ぶ場合、かかる材料がやや高い温度
(200”[’:を越える温度にさえ)にてハロゲン雰
囲気に曝露されねばならないこと(これにより、マスク
の安定性の問題が生じ得る。)並びに屈折率の変動をも
たらすために行った処理後マスクを除去するために通常
用いられる多くの薬剤によりフッ化物ガラスが攻撃され
ることが考慮されるべきである。
ス差圀 本発明のいくつかの例を以下に記載する。
例1 エム・プラグリア(M、 Braglia)、ジー・コ
シト(G、 Cocito)、エム・ファーラリス(?
l。
Ferraris) 、ジー・グレゴ(G、 Greg
o)、イー・モドン(E、 Modone)及びジー・
バリシ(G、 Parisi)による記事「“フルオロ
ジルコネートガラスの製造(Fluorozircon
ate glass preparation)” 、
シェルシト・テクニカル・レボー゛ン(C3ELT T
echnicalReports) +第14巻、第3
号、 1976年6月、第171〜173頁Jに記載さ
れている如き技法を用いて、下記の組成(モル百分率) ZrF4  BaFt   LaFs   AlF3 
  NaFを有するガラス板を製造し、そして表面が光
学品質の仕上がり度になるように磨いた。このガラスは
、276℃のガラス転移温度及び632.8n−の波長
における屈折率nl −1,5053を有する。該波長
の1ll(He−Neレーザー)が入手容易でありかつ
処理後の導波特性の目視観察が可能である故、該波長が
試験のために選ばれた。
該ガラス板を反応器1中において塩素での処理に付した
0行われた試験のすべてにおいて、塩素圧は約120K
Paに維持され、一方処理時間及び反応器内の温度は変
えられた。処理後、杉板は表面の損傷を示さなかった。
即ち、紫外、可視及び赤外領域における分光測定による
と、0.2〜8μmの範囲においてガラスの透過度の変
化を示さなかった。処理された試料を次いで周知のプリ
ズム結合器法により光学的特性を調べ、632.8ns
+の源を用いて導波効果の存在が認められた。TE偏波
及びTM偏波の両方とも、導波モードが検出された。
処理された試料のいくつかについて、処理の温度T及び
時間り並びにイオン交換が行われた領域におけるTEモ
ードの屈折率n2の値を下記の表1に示す。
表  1 試料 T (’C)  t (h)  nz例2 別の試験において、下記の組成(モル百分率)ZrFn
   BaFz   LaFi   AIF、   N
aFを有するガラスの試料を、例1の試料3と同じ処理
に付した。
用いられた試料のガラス転移温度は266°Cであり、
処理前の屈折率はn + ”” 1.5000001で
あった。
この試料もまた処理後導波特性を示し、即ち処理された
領域におけるTEモードの屈折率はnz = 1.50
633であった。
上記の記述は非制限な例でもってなされたにすぎず、本
発明の範囲から逸脱することなく種々の変更態様が可能
である。例えば、異なる組成のフルオロジルコネートガ
ラス又は他のフッ化物ガラスが処理され得、また交換の
ために用いられるガラスの還元又はそれらを発生し得る
化合物(例えば、いくつかのフレオン)の分解により生
成される。)であり得る。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明の方法を実施するための装置を示す。 1・・・・反応器 2・・・・ガラス板 5・・・・フ
ッ素以外のガス状ハロゲンの[9・・・・炉 代理人の氏名  川原1) −穂

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フッ化物ガラス製の集積される光導波路の製作方
    法において、 反応器中においてフッ化物ガラスの板を、該板の材料の
    ガラス転移温度より低い温度にてかつ結晶化現象が生じ
    ない時間、フッ素以外のガス状ハロゲン又はかかるハロ
    ゲンを発生し得る化合物の加圧雰囲気に曝露して、該ガ
    ラス中のフッ素イオンとハロゲンイオンとの間のイオン
    交換を遂行させかつかかる交換が起こるガラス領域にお
    ける屈折率の増大を達成させる、ことを特徴とする上記
    方法。
  2. (2)フッ化物ガラスがフルオロジルコネートガラスで
    ある、請求項1記載の方法。
  3. (3)フルオロジルコネートガラスがバリウム、ランタ
    ン、アルミニウム及びナトリウムのフッ化物も含む、請
    求項2記載の方法。
  4. (4)ハロゲンイオンが塩素イオンである、請求項1〜
    3のいずれか一つの項記載の方法。
JP1156953A 1988-07-04 1989-06-21 フツ化物ガラス製の集積される光導波路の製作方法 Expired - Fee Related JPH06102559B2 (ja)

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