Исследование параметров процесса ионного обмена при формировании микролинзовых элементов в стеклах
Диссертация
Рассчитаны оптические параметры микролинз, созданных методом электростимулированного ионного обмена, и сопоставлены с экспериментальными данными. Результаты сравнения показывают, что для оценочных расчетов оптических параметров форму микролинз можно считать полусферической. Данный вывод относится к описанной в работе технологии изготовления микролинз. При варьировании параметров (материалов… Читать ещё >
Список литературы
- Адаме M. Введение в теорию оптических волноводов. М.:Мир, 1984.
- Семенов А.С. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации / А. С. Семенов, B. J1. Смирнов, А. В. Шмалько М.: Радио и связь, 1990.
- Волноводная оптоэлектроника / Под ред. Т. Тамира, М.:Мир, 1991.
- Design, fabrication and testing of microlens array for sensors and microsystems / Ph. Nussbaum, R. Volkel, H.P. Herzing, M. Eisner, S. Haselbeck // Pure Appl. Opt. 1997. Vol.6., P.617−636.
- Иванов В.H. Оптико-электронный метод регистрации произведения двух чисел / В. Н. Иванов, Р. Ф. Иванов, Н. А. Яковенко // Известия вузов СССР. Электромеханика. 1974. N 2.
- Элементы волноводной оптоэлектроники для устройств функционнальной обработки цифровой информации / В. П. Гладкий, В. А. Никитин, В. П. Прохоров, Н. А. Яковенко // Квантовая электроника. 1995. Т.22, N10,1. С.1027−1033.
- Векшин М.М. Поляризационные свойства четырехслойного диэлектрического волновода / М. М. Векшин, В. А. Никитин, Н. А. Яковенко // Письма в ЖТФ. 1998. Т.24, N6, С.35−39.
- Никитин В. А. Моделирование формирования микролинз в стеклах при помощи электростимулированного ионного обмена: влияние пространственного заряда / В. А. Никитин, А. В. Шевченко, Н. А. Яковенко // Письма в ЖТФ. 2000. Т.26, N.23, С.79−83.
- Messerschmidt В. Colorless gradient-index cylindrical lenses with high numerical apertures produced by silver-ion exchange / B. Messerschmidt, T. Possner, R. Gohring II Appl. Opt. 1995. Vol.34, P.7830−7836.
- Multiple imaging and multiple Fourier transformation using planar microlens array / K. Hamakana, H. Nemoto, M. Oikawa, E. Okuda, T. Kishimoto H Appl. Opt. 1994. Vol.25, P.4064−4070.
- Messerschidt B. Desired concentration-dependent ion exchange for micro-opticslenses / В. Messerschidt, B.L. Mclntyre, S.N. Houde-Walter H Appl. Opt. 1996. Vol.25, N28, P.5670−5676.
- Никоноров H.B. Стекла для ионного обмена в интегральной оптике: современное состояние и тенденции дальнейшего развития (обзор) / Н. В. Никоноров, Г. Т. Петровский // Физика и химия стекла. 1999. Т.25, N1,1. С.21−69.
- Bahr J. Realization and optimization of planar refracting microlenses by Ag-Na ion-exchange techniques / J. Bahr, K.-H. Brener I/ Appl. Opt. 1996. V.35, N25, P.5102−5107.
- White J. M. Optical waveguide refractive index profiles determined from measurement of mode indices: a simple analysis / J. M. White, P. F. Heidrich, // Appl. Opt. 1976 Vol. 15, N 1, P. 151−155.
- Mathey P. Refractive-index profile reconstructuions in planar waveguides by the WKB inverse method and reflectivity calculations / P. Mathey, P. Jullien, J.L. Bolzinger // Opt. Soc. of America. 1995. Vol.12., N9, P.1663−1670.
- Колосовский E. А. Метод численного восстановления профиля показателя преломления диффузионных волноводов / Е. А. Колосовский, Д. В. Петров, А. В. Царев // Квантовая электроника. 1981. Т. 8, N 12, С. 2557 2568.
- Диффузионные волноводы в стеклах и электрооптических кристаллах / Ю. С. Кузминов, К. М. Лындин, A.M. Прохорв, А. А. Спихальский, В. А. Сыгучев, Г. П. Шупило // Квантовая электроника. 1975. Т. 2, N 10, С. 2309−2314.
- Золотов Е.М. Определение характеристик оптических диффузионных волноводов /Е.М.Золотов, В. А. Киселев, В. М. Пелехатый //Квантовая электроника. 1978. Т. 5, N11, С. 2376 -2381.
- Золотов Е.М. Об определении характеристик диффузионных волноводов методом аппроксимирующих функций / Е. М. Золотов, В. А. Черных //
- Квантовая электроника. 1981. Т. 8, N 8, С. 1830−1833.
- Войтенков А. И. Определение параметров одномодовых диффузионных волноводов / А. И. Войтенко, В. П. Редько // Квантовая электроника, 1980, Т. 7, N9, С. 2001−2003.
- Хансперджер Р. Интегральная оптика: теория и технология. М.:Мир, 1985. С.61
- Izawa Т. Optical waveguide formed by electrically included migration of ion in glass plates / T. Izawa, H. Nakagome // Appl. Phys.Lett. 1972. Vol.21, N12,1. P.584−586.
- Ланда K.A. Аморфные волноводы в стеклах / К. А. Ланда, Г. Т. Петровский // Издательскво Красноярского университета. Красноярск. 1987.
- Никитин В.А. Электростимулированная диффузия в процессах формирования элементов и устройств интегральной оптики / В. А. Никитин, Н. А. Яковенко // Деп. в ВИНИТИ 9.01.84, N 309.
- Chartier G.H. Optical waveguides made by ion exchange in glass / G.H. Chartier, J.L. Coutas, A. Girod I/ J. Non-Cryst. Solids. 1982. Vol. 47, N2, P.259−262.
- Заявка 56−46 125 Япония, МКИ30 02 В 5/174//С 03 С 21/00. Способ изготовленя оптической интегральной схемы /Ниппон сэруфуокху К.К.-№ 48−1842- Заявл. 29.12.72- Опубл. 31.10.81.
- Lilienhof H.-J. Index profiles of multimode optical stripe waveguides by field-enhansed ion exchanged in glasses / H.-J. Lilienhof, K.P. Heidemann, D. Ritter, E. Voges II Opt. Comm. 1980. Vol.35, N1, P.49−53
- Field included index profiles of multimode ion-exchanged stripe waveguides I H.-J. Lilienhof, E. Voges, D. Ritter, B. Pantachev II IEEE J. Ouatum Electron. 1982. Vol. QE18, N11, P. l 877−1883.
- Получение полосковых волноводов с прогнозируемой формой методом электростимулированной диффузии / В. Н. Иванов, В. А. Никитин, Е. П. Никитина, Н. А. Яковенко //Журн. тех. физ. 1983. Т.53, N10, С.2088−2090.
- Lipovski А.А., A taped coupler for integrated optics formed by ion-exchange by electric field enhanced ion diffusion П Rev.Sci.Instrum. 1987 Vol.61, N1, P. l 1−15.
- Persechini D.L. Technique for fabricating optical devices in glasses by electricfield enhanced ion diffusion H Rev.Scllnstrum. 1982. Vol.53, N9, P. 1477−1478.
- Kapila D. Integrated optical waveguides: refractive-index profile control by temperature and electric-field programming / D. Kapila, J.L. Plawsky // Appl. Opt 1995. Vol.34, N34, P.8011−8013.
- Findakly T. Reduction and control of optical waveguide losses in glass / T. Findakly, E. Garmire // 'Appl. Opt. 1980. Vol. 37, N10, P.855−856.
- Viljanen J. Fabrication of optical waveguides with nealy circular gross section by silver ion migration technique / J. Viljanen, M. Leppihalme // J. AppLPhys. 1980. Vol.51, N7, P.3563−3565.
- Viljanen J. Planar optical coupling elements for multimode fiber with two-step migration process / J. Viljanen, M. Leppihalme II Appl. Phys. 1981. Vol.24, N1, P.61−63.
- Examination of two-step fabrication methods for single-mode fiber compatible ion-exchanged glass waveguides / A. Tervonen, P. Poyhonen, S. Honkanen, M. Tahkokorpi and S. Tammela I/ Appl. Opt. 1991. Vol.30, N3, P.338−343.
- Ramaswamy R. Process optimisation of bured^g4″ Na+ ion-exchanged waveguides: theory and experiment / R. Ramaswamy, H.C. Cheng, R. Srivastava II Appl. Opt. 1988. Vol.27, N9, P.1814−1819.
- Single-mode glass channel waveguides by ion-exchange with ionic masking / S. Honkanen, S.I. Nagafi, W.-J. Wang, P. Lefebvre, M.-J. Li // Opt. Comm. 1992. Vol.94, P.54−58.
- Pitt C.W. Low temperature diffusion process for fabrication of optical waveguides in glass / C.W. Pitt, A.A. Stride, RJ. Trigle //Elect. Lett. 1980. Vol.16, N18, P.701−703.
- Nici A. High-efficient ball-lens connector and related function device for single-mode filters / A. Nici, A. Tholen // 1th Eur. Conf. Opt. Comm., Copengagen., Sept.8−11. 1981. Conf. Proc., Stevenge. New York. 1981. P.75/1−75/4.
- Masuda S. Low-loss lens connector for single-mode fibers / S. Masuda, T. Iwama // Appl.Opt. 1982. Vol.21, N19, P.3475−3483.
- Bezuidenhout D.F. An anti-reflection coating for a silicon ball lens / D.F.
- Bezuidenhout, C.M. Stander// Optik. 1985. Vol.71, N4, P.149−154.
- Kenzo Sono Graded-index rod lenses / Kenzo Sono, Tetsuya Yamasaki, Takashi Kishimoto II Laser Focus. 1981. February, P.70−74.
- Yamagishi T. Gradient-index rod lens with high N.A. / T. Yamagishi, K. Fujii, I. Kitano И Appl. Opt. 1983. Vol.22, N3, P.400−403.
- Oikawa M. Distributed-index planar microlens array prepared deep electromigration / M. Oikawa, K. Iga, T. Sanada // Electron. Lett. 1981. Vol.17, N13, P.452−453.
- Oikawa M. A distributed-index planar microlens made of plastics / M. Oikawa, K. Iga, T. Sanada // Jap. J. Appl Phys. 1981. Vol.20, N1, P. L51-L54.
- Iga K. Stacked planar optics: an application of the planar microlens / K. Iga, M. Oikawa, S. Misawa H Appl. Opt. 1982. Vol.21, N19, P. 3456−3460.
- Iga K. Improved destributed-index planar microlens and its application to 2-D Lightwave components / K. Iga, M. Oikawa, S. Misawa, Y. Kokubum // Appl.Opt. 1983. Vol.22, N3, P.441−442.
- Разработка пассивных соединительных схем интегральной оптики: Отчет о НИР (промежут.) / Кубан. гос. ун-т (КубГУ) — Руководитель В. Н. Иванов- № ГР 1 840 051 341- Инв. № 2 850 014 305. Краснодар, 1984. С. 54.
- Sugijama Н. Fabrication planar microlens by transverse electromigration method / H. Sugijama, M. Kato, S. Misawa, K. Iga// Jap. J. Appl Phys. 1986. Vol.25, N3, P.468−471.
- Zhu X. Characterization of ion-exchanged planar microlenses by ray tracing / X. Zhu, K. Iga // Appl. Opt. 1988. Vol.27, P.468−471.
- Hutley M.C. Optical techniques for the generation of microlens arrays // J. Mod-Opt. 1990. Vol.37, P.253−265.
- Oikawa M. Distributed-index planar microlens / M. Oikawa, K. Iga /У Appl Opt. 1982. Vol.21, P.1052−1056.
- Index-distributed planar microlenses for three-dimensional micro-optics fabricated by silver-sodium ion exchange in BGG35 substrates / J. Bahr, K.-H. Brener, S. Sinzinger I/ Appl Opt. 1994. Vol.33., P.5919−5924.
- Iga K. Distributed-index planar microlens and stacked planar optics: a review ofprogress / К. Iga, S. Misawa//^/. Opt. 1986. Vol.25, N19, P.3388−3396.
- A.c. 1 368 844 СССР, МКИ4 G02 В 3/00, С 15/00. Способ изготовления линзовых растров/ Н. Н. Яцевич, Н. В. Шевлик, В. Я. Потапов и др. (СССР). № 4 090 832.24−33- Заявлено 09.07.86- Опубл. 23.01.88. Бюл. № 3.
- Beadie G. Single-step laser fabrication of refractive microlenses in semiconductor-doped glasses / G. Beadie, N.M. Lawandy // Opt. Lett. 1995. Vol.20, N.21, P.2153.
- Smuk A.Y. Direct laser writing of diffractive optics in glass / A. Y. Smuk, N.M. Lawandy // Opt. Lett. 1997. Vol.22, N13, P. 1030.
- Fritze M. Laser-fabricated glass microlens arrays / M. Fritze, M.B. Stern, P.W. Wyatt // Opt. Lett. 1998. Vol.23, N 2, P. 141−143.
- Fabrication of microlenses in bulk chalcogenide glass / G. Beadie, W.S. Rabinovich, J. Sanghera, I. Agarwal // Opt. Comm. 1998. Vol.152, P.215−220.
- Singer W. Gradient-index microlenses: numerical investigation of different spherical index profiles with the wave propagation method / W. Singer, M. Testorf, K.H. Brenner // Appl. Opt. 1995. Vol.34, N12, P.2165−2171.
- Flores J.R. Design of gradient-index microlenses for stacked planar optics / J.R. Flores, J. Sochnacki II Appl Opt. 1994. V.33,N16, P.3409−3414.
- Messerschmidt B. Fabrication tolerances and metrology requirements for ion-exchanged micro-optic lenses: What’s good enough? / B. Messerschmidt, U. Possner, S.N. Houde-Walter// Appl. Opt. 1997. Vol. 36, N 31, P.8145−8152.
- Garfmkel H.M. Ion-exchange equilibrium between glass and molten salt // J. Phys.Chem. 1968. Vol.72, P.4175−4181.
- Planar optical waveguides formed by silver-ion migration in glass / G. Stewart, C. A. Millar, P. J. R. Laybourn, C.D.W. Wilkinson, R.M. Delarue // JEEE J. Quant. Electron. 1977. Vol QE-13, N4, P. 192−200.
- Беляев M.B. Релаксация структуры и ионообменная взаимодиффузия катионов в стекле/ М. В. Беляев, Г. О. Карапетян, В. Я. Лифшиц // Физика и химия стекла. 1994. Т. 20, N 3, С. 407−415.
- Получение и исследование стекол с градиентным показателем преломления / В. Я. Лившиц, Г. О. Карапетян, В. Г. Ильин, Г. Д. Негодаев // Физика ихимия стекла. 1976. Т 2, N1, С. 68 -73.
- Sabine P. V. Н. Refractive index profile determination in optical waveguides // A. T.R. 1977. Vol. 11, N2, P. 3−13.
- Kumar A. Characterisation of single- mode chanell waveguides from far field measurements / A. Kumar, R. K. Sinha // Opt. Comm. 1987. Vol 63, N 2, P. 89−93.
- Allman В. E. Refractive index profile determinations by using Lloyd’s mirage / B. E. Allman, A.G. Klein, K. A. Nugent //App. Opt. 1994. Vol 33, N 10, P. 1806−1811.
- Аникин В. И. Исследование распределения показателя преломления в плоских волноводах, изготовленных методом твердотельной диффузии и ионного обмена / В. И. Аникин, А. П. Горобец, А. Н. Половинкин // ЖТФ. 1978. Т 48, N4, С. 797- 804.
- Savatinova I. Determination of refractive index profiles in diffused optical waveguide /1. Savatinova, E. Nadjanov, L. Mashev // Appl. Phys. 1977. Vol. 12, P. 293−296.
- Shi L. P. Extended IWKB method for determination of refractive-index profile in optical waveguides / L. P. Sh, E. Y. Pun, P. S. Chung // Opt. Lett. 1995. V. 20, N 15, P. 1622−1624.
- Парье О. О восстановлении профиля показателя преломления в диффузионных волноводах / О. Парье, В. А. Сыгучев, А. В. Тищенко // Квант, электроика. 1981. Т. 7, N 9, С. 2028 2031.
- Noda J. Precise determination of refractive index and thickness in the Ti-diffused LiNb03 waveguide / J. Noda, M. Minakata, S. Saito //J. Opt. Soc. Am. Vol. 68, N 12, P. 1690 1693.
- Day D.E. Mixed alkali glasses heir properties and uses // J. Non-Cryst.Solids. 1976. Vol.21, N3 P. 343−372.
- Mu X. Planar waveguide refractive index distribution functions determined precisely from mode indices / X. Mu, X. Yue, J. Wang, Z. Shao // Appl. Opt. 1997. Vol. 33, N 15, P. 3327−3330.
- Lacharme J. P. Mesure des coefficients de diffusion du sodium et du potassiumdans des verres mixtes (.Na20 О — K20) II C.R.Acad.Ser. 1970. Vol. C270, P.1350−1353.
- McVay G.L. Diffusion and internal friction in Na-Rb silicate glasses / G.L. McVay, D.E. Day // J. Am. Ceram. Soc. 1970. Vol.53, P.508−513.
- Terai R. Ionic diffusion in glasses / R. Terai, R. Hayami // J. Non-Cryst.Solids. 1975. Vol.18, P. 217−264
- Araujo R. Interdiffusion in a one-dimention interacting system 11 J. Non-Cryst.Solids. 1993.V.152, P.70−74.
- Albert J. Refractive-index profiles of planar waveguides made by ion-exchange in glass / J. Albert, G.L. Yip // Appl. Opt. 1985. Vol. 24, N22, P.3692−3693.
- Breton J. Numerical simulation of ion diffusion in glass for optical components / J. Breton, P. Laborde // Proc. SP1E. 1989. Vol.1128, P.80−86.
- Сидоров T.A. К вопросу о природе полищелочного эффекта // Изв. АН СССР. Сер. Неорг. материалы. 1968. Т.4, С. 1006−1008.
- Берштейн В.А. Особенности строения полищелочных стекол / В. А. Берштейн, В. В. Горбачев, Ю. А. Емельянов // Физикам химия стекла. 1981. Т.7, N2, С. 146−153.
- Стевелс Д. Электрические свойства стекла // М.:Мир, 1961.
- Мазурин О. В. Электрические свойства стекла// JL: Госхимиздат, 1962.
- Влияние катионов щелочных металлов на ионность и жесткость химических связей в щелочно-силикатных стеклах / Г. М. Бартнев, С. М. Бреховских, А. З. Варисов, Л. М. Ланда, А. Д. Цыганов // ФТТ. 1970. Т.12, В.4, С. 1249 -1251.
- Jackel J. Variation in waveguides fabricated by immerion of LiNOs in AgN03 and T1N03. The role of hydrogen / J. Jackel, C. Rice // Appl. Phys. Lett. 1982. Vol.41, N6, P.508−510.
- Daremus R.H. Mixed-alkali effect and interdiffusion of Na and К ion in glass 11 J.Amer.Cer.Soc. 1974. Vol.57, N11, P.478−480.
- Bunde A. A unified site relaxation model for ion mobility in glassy / Bunde A., Funke K., M.D. Ingram // Solid State Ionics. 1996. Vol.86−88, P. 1331.
- Greaves G. N. Reconciling ionic-transport properties with atomic structure in oxide glasses / G.N. Greaves, K.L. Ngai II Physical Review. 1995. Vol. В 52, N9,1. Р.6358−6380.
- Schulz В.М. A cooperative model for the mixed mobile ion effect in covalent glasses /В.М. Schulz, M. Dubiel, M. Schulz П J. Non-Cryst. Solids. 1998. Vol.241, P.149−165.
- Field-assisted cation exchange: an independent support of the kinetic interaction model / B.M. Schulz, S. Kurbitz, J. Porstendorfer, K.-J. Berg, M. Schulz // J. Non-Cryst. Solids. 1999. Vol. 245, P. 99−102.
- Belostotsky V. Ion-exchange processes in silicate glasses: the role of oxygen // J. Non-Cryst. Solids. 1998. Vol.238, P. 171−174.
- Greaves G. N Л J. Non-Cryst.Solids. 1985. Vol.71, P.203.
- Comack A.N. The effect of glass structure on transport properties from atomistic computer simulations Ii J. Non-Cryst. Solids. 1998. Vol.232−234, P.188−197.
- Timpel D. Molecular dynamics investigations of silver diffusion in glass / D. Timpel, K. Kcheerschmidt // J. Non-Cryst. Solids. 1998. Vol.232−234, P.245−251.
- Inman J.M. Modeling ion-exchanged glass photonics: the modified quasi-chemical diffusion coefficient / J.M. Inman, J.L. Bentley, S.N. Houde-Walter// J. Non-Cryst. 1995. Vol.192., P.209−215.
- Ramaswamy R.V., Srivastava R. Ion-exchanged glass waveguides: a review // J. Light Technology. 1988. Vol.6, N6, P.984−1001.
- Simulation of field-assisted ion exchange for glass channel waveguide fabrication: effect of nonhomogeneous time-dependent electric conductivity / D. Cheng, J. Saarinen, H. Saarikoski, A. Tervonen // Opt. Comm. 1997. Vol.137, P.233−238.
- Daremus R.H. Exchange and diffusion of ions in glass // J. Phys. Chem. 1964. Vol.68, P.2212−2218.
- Прохоров В.П. Метод расчета профиля показателя планарных маломодовых волноводов / В. П. Прохоров, A.B. Шевченко, H.A. Яковенко // Межвузовский тематический сборник «Проблемы физико-математического моделирования», Краснодар, 1997. С. 125−128.
- Boltzman L. Zur Integration der Diffusionsgleichung bel variablen diffusions coefficent И Ann. Phys. Chem. 1894. Bd.53, H.12, S.959−964.
- Matano C. On the relation between diffusion coefficients and concentrations of solids metal ?/Japan J. Phys. 1933. Vol.8, N3, P. 109−113.
- Зенкевич О. Конечные элементы и аппроксимация / Морган К. // М.:Мир, 1986.
- Векшин М.М. Система автоматизированного проектирования пассивных интегрально-оптических схем / М. М. Векшин, A.B. Шевченко // Труды международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 99», Санкт-Петербург. 1999.
- Борн М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф // М.: Наука. 1970. С. 508.
- Гвоздева Н.П. Прикладная оптика и оптические измерения / Н. П. Гвоздев, К. И. Коркина // М.: Машиностроение, 1976.139
- Шретер И. Химия. М.:Мир, 1985. €.74.
- Distributed-index formation process in a planar microlens / M. Oikawa, K. Iga, M. Morinaga, T. Usui, T. Chiba //Appl. Opt. 1984. Vol.23, N11, P. 1787−1789.
- Fiber-Compatible K-Na Ion-Exchanged Channel Waveguides: Fabrication and Caracterisation / A. Milou, H. Zenguang, H.G. Cheng, R. Srivastava, R. Ramaswamy II Appl. Opt. 1989. Vol. 25, N8, P. 1889−1897.
- Sharma A. Tracing rays through graded-index media: a new method / A. Sharma. D.V. Kumar, A.K. Ghatak // Appl Opt. 1982. Vol.21, P.984−987.
- Albert J. Full modeling of field-assisted ion exchange for graded index bured chanel optical waveguides / J. Albert, W.Y. Lit // Appl. Opt. 1990. Vol.29, N18, P.2798−2804.
- Poszner T. Stripe waveguides with matched refractive index ion profiles fabricated by ion exchange in glass / T. Poszner, G. Schreiter, R. Muler // J. Appl. Phys. 1991. Vol.70, P. 1966−1974.