一种具有空间变化的化学成份的光学装置（１８，２８，５２），其特征在于该光学装置（１８）中扩散有可迁移的物质，通过电磁辐射进行光写入（２４，２６）而提供能量（２６）或通过预定的温度变化供给能量（２６），致使这种物质至少参加光学装置（１８，２８，５２）中的或光学装置（１８，２８，５２）一部分中的一种化学反应；还在于该光学装置经历预定的温度变化（３５，３６，３８）；还在于没有参加化学反应的被扩散物质渗出或渗入该光学装置中；还在于通过改变由该装置暴露在电磁辐射下所供给的能量而获得的预定的温度变化（４２、４４），或通过一些其它形式能量产生的温度变化引起该物质渗出或渗入上述装置，由此改变该区域中的化学结构和光学特性，从而获得具有空间变化的化学成份和空间变化的光学特性的光学装置（１８，２８，５２）。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光学装置和一种以材料或组分的形式制作光学装置的方法，该材料或组分具有空间变化的化学成份，这种化学成份能够制成其光学特性呈空间变化的光学材料或组分。本专利技术的方法很适于在用于制造光波导的光学材料中产生折射率变化，或用于在不同类型的光波导中产生或形成周期性的折射率变化。
技术介绍
众所周知，以SiO2为基质的掺锗纤维的折射率尤其可以通过把纤维在一定的吸收波段内暴露在紫外线的辐照下来改变。用于在全息页式写入法中产生部分折射率变化的紫外波长主要处于与锗关联的吸收带内，最大值在波长195nm附近和波长240nm附近，虽然也可使用其它的波长段，但这些其它的波长段通常需要更长的暴露时间。用全息页式写入法可以产生周期性的折射率变化，即所谓的布喇格光栅，它们在诸如电信和激光或传感器等几种运用中起波长选择反射镜或滤光器的作用。在1993年10月的Physics World期刊中，Philip ST.J.Russell等人在pp.41-46页的“Fibre Gratings”一文里以及在PCT公开WO94/00784中对纤维光栅都进行了描述。虽然折射率变化之后的实际过程并未完全建立，但普遍认为锗缺乏-Ge2+(例如，Atkins等人的US-A5,157,747)的浓度是最终光敏性的主要原因。材料的光敏性可以是暴露在给定的电磁辐照下材料折射率变化的能力。虽然光纤的光敏性可以由多种途径增强，但所使用的方法仍然高度依赖于对大约195nm和240nm波长的使用。对紫外光的敏感度可通过掺杂更多的GeO或GeO2和/或B2O3来增强。Atkins等人的美国专利US5,500,031指出了一种通过加热与增强氢敏感性相结合来提高玻璃类材料折射率的方法。折射率的这种增高在600℃以上的温度时随温度的变化不稳定。该专利的说明书唯一地指出一种旨在在几秒的时间和高于500℃的范围内诱发化学反应的方法，并且不造成已扩散到材料中的材料或材料中的掺杂物质的扩散。为了导致扩散，把材料加热到800至1100℃的温度，并延长时间如几分钟或几小时。到目前为止，通过扩散氢来增大某种光纤或波导的光敏性已成为可能。专利技术概述本专利技术的一个目的在于提供一种光学装置和一种使用具有空间变化的光学特性的光学材料的方法，以及制造这种光学材料的方法。光学材料的光学特性极大地受材料的化学成份影响，这种影响使得光学特性的空间变化通过材料化学成份的空间变化而获得。该方法适宜于产生空间变化的折射率，还适宜于获得光学材料的非线性和/或电光或磁光特性。光学材料的空间化学成份的变化意味着光栅写入(gate writing)不再依赖各波长195nm和240nm，因为光敏性不再依赖与这些波长有关的锗缺陷。为此目的，本专利技术提供一种具有化学成份呈空间变化的光学装置。该装置中已扩散有可迁移的物质，通过施加电磁辐射进行光写入而提供能量或通过让上述装置经受预定的温度变化，使这种物质参与上述装置中的或上述装置部分中的至少一种化学反应。另外，上述装置中预定的温度变化导致没有参加化学反应的被扩散物质渗出或透过上述装置，通过改变由暴露在电磁辐射下所供给的能量而获得的预定的温度变化，或通过一些其它形式的能量产生的温度变化，导致该物质渗出或透过上述装置，由此改变该区域中的化学结构和光学特性。这就产生出一种装置，它具有空间变化的化学成份和空间变化的光学特性。在本专利技术的一个实施例中，通过组合或重复在所述装置中扩散可迁移物质的至少两个步骤来制作所述装置，即光写入时提供能量，和为了将物质扩散到所述装置内而作预定的温度改变。上述装置也是一种产生电磁辐射的装置。在本专利技术的一个实施例中，通过下列步骤实现折射率的变化向装置中扩散可迁移物质，把上述装置暴露在电磁辐照之下进行光写入或通过预定的温度变化来供给能量，以及为没有参加化学反应的可迁移物质的扩散进行预定的温度改变和对扩散出或透过上述装置的物质作预定的温度变化等步骤，实现折射率的变化。在本专利技术的另一个实施例中，经过下列步骤实现光学特性的空间变化在上述装置中扩散可迁移物质，把上述装置暴露在电磁辐照之下进行光写入或通过预定的温度变化来供给能量，为没有参加化学反应的可迁移物质的扩散进行预定的温度改变，和为上述装置中的物质扩散作预定的温度改变。本专利技术还涉及一种在光学装置中通过下列步骤产生化学成份空间变化的方法-在上述装置中扩散至少一种可迁移物质；-通过电磁辐射介质进行光写入而供给能量，或升高温度到预定的值，在被扩散的物质和光学装置之间至少引发一种化学反应；-将装置的温度改变到预定的温度值，随之使没有参加化学反应的被扩散物质渗入或渗出上述装置；和-通过改变把装置暴露在电磁辐射之下的能量供应或通过其它形式的能量供应，把上述装置的温度改变到一预定的温度值，使得该物质渗入或渗出上述装置，由此产生一个具有变化的光学特性的化学变化的装置。另外，该方法也可包括这些步骤的结合或重复。在本专利技术方法的一个实施例中，该光学装置包含氟，并且把氢或氮或氧或它们的化合物扩散到所述光学装置中，随之导致较高浓度的羟基，其与氟反应形成的氟化氢可以很容易地渗入或渗出上述装置中。在本专利技术方法的另一个实施例中，该光学装置包含氦，并且把氢，氮，氧或它们的化合物扩散到所述光学装置中，随之导致较高浓度的羟基，其与氦化学反应形成的全部或部分由氢气和氦气组成的物质，可以很容易地渗入或渗出上述装置中。在本专利技术方法的又一个实施例中，该光学装置包含碱金属，并且把氮，氧或它们的化合物扩散到材料中，随之增加羟基的浓度，其与碱金属反应形成的全部或部分由氢气和碱金属组成的物质，可以很容易地渗入或渗出上述装置中。上述装置可以部分地包含二氧化硅(SiO2)和氧化锗(GeO2)及氟。也可部分地包含二氧化硅(SiO2)和氧化磷(P2O5)及所述的氟。本专利技术装置适宜是一种传导电磁辐射的波导结构。该波导结构可以是一种光纤或其它已知的波导。本方法的步骤可导致折射率变化。这些步骤还产生空间变化的光学特性，在本专利技术的一个实施例中，还包括上述装置的非线性和/或电-磁光特性。附图简述通过下列参考附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术将更易于理解，其特点也变得更加清晰。附图说明图1表示传统的光纤形式的光波导。图2表示在一根光纤中用两束UV光全息写入光栅的实施例。图3表示光纤的干涉仪导引运动同时写入光栅的图1实施例。图4表示在光纤的干涉仪导引运动时写入光栅的实施例，而光纤在一个方向上用UV光照射。图5表示利用UV光单光束经过相位掩模写入光栅的实施例。图6是光纤的加热曲线图，并表示本专利技术的方法。图7是表示在根据本专利技术的光栅中不同的温度如何与给定波导长度的反射相关联的曲线图。图8表示根据本专利技术方法写入的光栅在被加热到高温后如何保持其反射率的曲线。图9表示根据本专利技术的方法在上述反射率被恢复之后，如图8所示写入的光栅如何保持其反射率的曲线。图10和11表示本专利技术的光纤用作传感器。图12表示通过本专利技术光栅的介质后在某一特定的波长如何被反射和恢复的曲线。优选实施例的详细描述光学装置又被称作材料或组分中局部或周期变化的化学结构(成份)，通过向上述光学材料中扩散一种或多种物质，然后再造成或诱使被扩散的物质和上述光学材料之间局部或周期的化学反应来获得。另外，通过使那些没有参本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：米切尔·佛奇那，
申请(专利权)人：LM爱立信电话股份公司，
类型：发明
国别省市：
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