Formation of Waveguide Layers on the Surface of K8 Glass Produced by Thermoradiation Ion Exchange

I. Nuritdinov; Нуритдинов Иззатилло; A. A. Eshbekov; Эшбеков Аъзамкул Анорбоевич; B. N. Tuymanov; Туйманов Бекзод Нуриддинович

doi:10.31857/S0132665123600085

Formation of Waveguide Layers on the Surface of K8 Glass Produced by Thermoradiation Ion Exchange

Authors: Nuritdinov I.¹, Eshbekov A.A.², Tuymanov B.N.²
Affiliations:
1. Institute of Nuclear Physics, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan
2. Samarkand State University
Issue: Vol 49, No 3 (2023)
Pages: 313-322
Section: Articles
URL: https://rjonco.com/0132-6651/article/view/663285
DOI: https://doi.org/10.31857/S0132665123600085
EDN: https://elibrary.ru/SQOSCT
ID: 663285

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The low-temperature heat treatment of K8 glass is carried out at temperatures of 350–500°C in alkaline melts of NaNO3 and CsNO3 salts in the field of gamma radiation from the 60Co source at the dose rate of 3000 R/s and also outside the field. Under the influence of thermoradiation treatment due to the @ ↔ @ ion-exchange diffusion, mechanical compressive stresses are created in the surface layer of the glass, which lead to the formation of a waveguide layer of the given thickness and an increase in the refractive index (RI) increment, the number of waveguide modes, and the depth of the waveguide layer.

Keywords

glass, thermoradiation treatment, alkali ion exchange, deep waveguide layers, waveguide modes

References

Никоноров H.B., Петровский Г.Т. Стекла для ионного обмена в интегральной оптике: современное состояние и тенденции дальнейшего развития (обзор) // Физика и химия стекла. 1999. Т. 25. № 1. С. 21–69.
Никоноров Н.В., Сгибнев Е.М., Сидоров А.И., Евстропьев С.К. Ионный обмен в щелочесодержащих стеклах: технологии, механизмы, применения. Часть 1. Серебряные, медные и таллиевые катионы. Учебное пособие. СПб: Университет ИТМО, 2020. 103 с.
Giallorenzl T.G., West E.L., Kirk R., Glnter R., Andrews B.A. Formation and Charactiristics of graded-index optical waveguides burled in glass // Appl. Opt. 1973. V. 12. № 6. P. 1240–1245.
Евстропьев С.К., Икрамов Г.И. Петровский Г.Т., Эшбеков А.А. Структурные микронапряжения в щелочносиликатном стекле, подвергнутом низкотемпературному ионному обмену // Физика и химия стекла. 1992. Т. 18. № 2. С. 169–173.
Kistler S.S. Stresses in glass produced by non uniform exchange of monovalent ions // J. American Ceramic Society. 1962. V. 45. P. 59–68.
Бурграаф А. Механическая прочность щелочно-силикатных стекол после ионного обмена Прочность стекла / Под ред. В.А. Степанова. М.: Мир, 1969. С. 238–339.
Бутаев. А.М. Прочность стекла. Ионообменное упрочнение Махачкала, 1967. 226 с.
Steward G., Millar C.A., Laybourn P.J.R., Wilkinson C.D.W., De La Rue R.M. Planar optical waveguides formed by silver-ion migration // IEEE J. Quantum Electronics. 1977. V. QE-13. P. 192–200.
Chartier G., Collier P., Guez A., Jaussand P., Won Y. Graded-index surface or buried waveguides by ion-exchange in glass // Applied Optics. 1980. V. 19. № 7. P. 1092–1095.
Madasamy P., West B.R., Morrell M.M., Geraghty D.F., Honkanen S., Peyghambarian N. Buried ion-exchanged glass waveguides: burial depth dependence on the waveguide width // Optics Letters. 2003. V. 28. P. 1132–1134.
Ayras P., Conti G.N., Honkanen S., Peyghambarian N. Birefringence control for ion-exchanged channel glass waveguides // Applied Optics. 1998. V. 37. № 36. P. 8400–8405.
Epun Y.B., Yi-Yan A. Fabrication of periodic waveguides by ion-exchange // Applied Physics Letters. 1981. V. 38. № 9. P. 673–674.
Журихина В.В. Диффузионные фазовые дифракционные решетки // Оптика и спектроскопия. 2000. Т. 89. № 6. С. 1000–1004.
Bähr J., Brenner K.H. Realization and optimization of planar refracting microlenses by Ag-Naion exchange techniques // Applied Optics. 1996. V. 35. № 25. P. 5102–5016.
Gordova M.R., Liñares J., Lipovskii A.A., Zhurihina V.V., Tagantsev D.K.,Tatarintsev B.V., Turunen J. A prototype of hybrid diffractive/graded-index splitter for fiberoptics // Optical Engineering. 2001. V. 40. № 8. P. 1507–1512.
Таганцев Д.К. Физико-химические основы разработки стеклообразных материалов и элементов для фотоники: дис. ... д-р хим.наук. СПб., 2010. 430 с.
Петровский Г.Т., Агафонова К.А., Мишин А.В., Никоноров Н.В. Фотоуправляемые планарные волноводы на основе фотохромного стекла // Квантовая электроника. 1981. Т. 8. № 10. С. 2266–2268.
Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Модовые селекторы на основе поглощающих масок, автоматически согласованных с полем моды в диффузионных фотохромных волноводах // Оптика и спектроскопия. 1986. Т. 60. № 3. С. 617–621.
Бабукова М.В., Беренберг В.А., Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т., Терпугов В.С. Исследование диффузионных волноводов на неодимовых силикатных стеклах // Квантовая электроника. 1985. Т. 12. № 9. С. 1973–1975.
Моисеев В.В. Ионообменные свойства и строение стекла. // В кн.: Проблемы химии силикатов. Л. 1974. С. 204–218.
Ботвинкин O.K., Денисенко О.Н, Черняков Т.Г. Ионный обмен в стеклоделии. В кн.: // Неорганические ионообменные материалы. Л. 1974. Вып. 1. С. 265–273.
Моисеев В.В., Пермякова Т.В., Шешуков Г.Е. Ионообменные равновесия в системе стекло-расплавленная соль // Физика и химия стекла. 1977. Т. З. № 1. С. 19–22.
Глебов Л.Б., Никаноров Н.В., Петровский Г.Т., Филипова М.Н. Влияние напряжений на показатель преломления градиентных слоев стекла, полученных методом ионообменной диффузии // Физика и химия стекла. 1983. Т. 9. № 6. С. 683–688.
Арзикулов Э.У., Исаев И.Х., Эшбеков А.А., Туйманов Б.Н., Сафаров О.Ж. Ускоренный процесс преобразования волноводных слоев на основе силикатного стекла. Научный вестник Самаркандского государственного университета. 2021. № 1. С. 147–154.
http//www.tegs.ru/wp-content/uplcads/2018/07/k-8.pdf
Chiang K.S. Simplified Universal Dispersion Curves for Graded-Index Planar Waveguides Based on the WKB Method // J. Lightwave Technol. 1995. V. 13. № 2. P. 158–162.
Трофимова Т.И. Курс физики. Учебное пособие для вузов, 11 изд., М.: Академия, 2006. 560 с.
Журихина В.В., Петров М.И., Соколов К.С., Шустова О.В. Ионообменные характеристики натриево-кальциево-силикатного стекла: определение по модовым спектрам. Журн. технической физики. 2010. Т. 80. Вып. 10. С. 58–63.
Лист технических данных. Стекло марки К-8. http://www.tegs.ru/wp-content/uploads/2018/07/K-8.pdf, Дата обращения 21.01.2023.
Бесцветное оптическое стекло К8 (ГОСТ 351-94). http://optics.spb.ru/materialy/bestsvetnoe-opticheskoe-steklo-k8-gost-3514-94/. Дата обращения 21.01.2023.