(57)【要約】本発明は、セリウムを濃度０．００１重量％未満しか含まないハロゲン化銀含有ガラス材料と、ハロゲン化銀含有ガラス材料に形成された屈折率パターンとを含む光学素子であって、屈折率パターンが高屈折率領域および低屈折率領域を含み、高屈折率領域と低屈折率領域の屈折率差が波長６３３ｎｍにおいて少なくとも４×１０−５である光学素子を提供する。本発明は、ハロゲン化銀含有ガラス材料から光学素子を作る方法も提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セリウムを濃度０．００１重量％未満しか含まないハロゲン化銀含有ガラス材料と、
前記ハロゲン化銀含有ガラス材料に形成された屈折率パターンであって、高屈折率領域および低屈折率領域を含み、前記高屈折率領域と前記低屈折率領域の屈折率差が波長６３３ｎｍにおいて少なくとも４×１０−５である屈折率パタ―ンと
を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記ガラス材料がアンチモン（ＩＩＩ）種、鉄（ＩＩ）種、スズ（ＩＩ）種およびヒ素（ＩＩＩ）種からなる群より選択された弱還元剤を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記弱還元剤がＳｂ２Ｏ３であり、濃度約０．５重量％〜約６重量％で含まれていることを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記ガラス材料が、バッチから算出した重量パーセントで、
約５％〜約２１％のＢ２Ｏ３；
約３５％〜約７５％のＳｉＯ２；
５０％までのＰｂＯと、１５％までのＺｎＯと、５％までのＢａＯとから成る群より選択される、合計約５％〜約５０％の二価金属酸化物；および
Ｓｂ２Ｏ３と、ＳｎＯと、ＦｅＯと、Ａｓ２Ｏ３とから成る群より選択される、約１％〜約４％の弱還元剤、
を含んでおり、
約１２％までのＮａ２Ｏ；
約０．１％〜約１％のＡｇ；および
約０．１％〜約１％のＣｌ
を必要に応じて含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記ガラス材料が、バッチから算出した重量パーセントで、
約１２％〜約１９％のＢ２Ｏ３；
約６０％〜約７２％のＳｉＯ２；
約６％〜約１２％のＮａ２Ｏ；
約３％〜約７％のＺｎＯ；
約０．２％〜約０．６％のＡｇ；および
約０．１５％〜約０．４％のＣｌ
を含んでいること特徴とする請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記ガラス材料が約０．１重量％〜約１重量％の銀を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項７】
前記光学素子の前記照射領域と前記光学素子の前記非照射領域の最大屈折率差が波長６３３ｎｍにおいて少なくとも１×１０−５であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項８】
前記光学素子が回折光学素子またはブラッグ格子であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項９】
ハロゲン化銀含有ガラス材料を提供する工程、
約３００ｎｍより小さいピーク波長を有し、パターンを有する紫外線を前記ガラス材料に照射することによって照射領域と非照射領域を形成する工程、および
照射後の前記ガラス材料を熱処理にかけて光学素子を形成する工程
を有してなり、前記熱処理後の前記ガラス材料の前記照射領域が前記熱処理後の前記ガラス材料の前記非照射領域とは実質的に異なる屈折率を有することを特徴とする、光学素子を作る方法。
【請求項１０】
前記ガラス材料が弱還元剤がＳｂ２Ｏ３を濃度約０．５重量％〜約６重量％含み、前記ガラス材料がセリウムを濃度０．００１重量％未満しか有さないことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ガラス材料が、バッチから算出した重量パーセントで、
約５％〜約２１％のＢ２Ｏ３；
約３５％〜約７５％のＳｉＯ２；
５０％までのＰｂＯと、１５％までのＺｎＯと、５％までのＢａＯとから成る群より選択される、合計約５％〜約５０％の二価金属酸化物；および
Ｓｂ２Ｏ３と、ＳｎＯと、ＦｅＯと、Ａｓ２Ｏ３とから成る群より選択される、約１％〜約４％の弱還元剤、
を含んでおり、
約１２％までのＮａ２Ｏ；
約０．１％〜約１％のＡｇ；および
約０．１％〜約１％のＣｌ
を必要に応じて含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記光学素子の前記照射領域と前記光学素子の前記非照射領域の最大屈折率差が波長６３３ｎｍにおいて少なくとも４×１０−５であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記熱処理が約４５０℃〜約７５０℃の温度で約３０秒から１時間にわたって実施されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記光学素子がブラッグ格子であることを特徴とする、請求項９に記載の方法で形成されることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には光学素子およびその製造方法に関し、特に、内部に屈折率パターンが形成されたガラス系光学素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多種多様な分野で回折光学素子が使用されている。回折光学素子は、例えば、フィルタリング用途、表示装置におけるビーム整形および集光用途、安全保障用途、防衛用途、計測用途、画像形成用途、ならびに通信用途に有用である。
【０００３】
特に有用な回折光学素子の１つがブラッグ格子である。ブラッグ格子は透明な材料の屈折率を周期的に変調させることによって形成される。ブラッグ格子はブラッグ位相整合条件を満たす光の波長を反射し、他のすべての波長を透過させる。ブラッグ格子は特に電気通信用途に有用であり、例えば、多重化／逆多重化用途の選択的反射フィルタとして、および重分散補償用途における波長依存性パルス遅延装置として使用されてきた。
【０００４】
ブラッグ格子は、周期的な強度を有する放射縁パターンを感光材料に照射することによって一般に作製される。数多くの感光材料が使用されてきたが、性能とコストの望ましい組合せを提供するものはほとんどなかった。例えば、ブラッグ格子は、ゲルマニウムをドープしたシリカガラス光ファイバに記録されてきた。そのような格子は比較的強固であるが、ファイバの形状および材料の融点が高いことにより、多くの光学系に適さない。ブラッグ格子は、鉄をドープしたニオブ酸リチウムなどの光屈折性結晶にも記録されてきた。これらのフィルタは狭帯域フィルタリング性能を有しているが、熱安定性、紫外領域の不透過率、記録後の可視光線に対する感度が低いという問題があった。ブラッグ格子の基板として感光性ポリマーも使用されてきたが、ポリマー材料から形成されたデバイスは光損失と感温性が高くなりがちである。
【０００５】
回折光学素子を形成するための基板としてＣｅ３＋／Ａｇ＋という酸化還元対を用いた感光性ガラスが提案されてきた。これらの材料では、紫外線照射（λ：３６６ｎｍ）によってＡｇ＋からコロイド状Ａｇ０への光還元が生じ、引き続いて行われる熱処理工程においてＮａＦ相の結晶化の核として作用する。これらのガラスは波長３００ｎｍ未満で非常に高い吸光度を有するので、一般に使用される２４８ｎｍエキシマレーザ照射システムと組み合わせて使用するのには適さない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、ハロゲン化銀含有ガラス材料で形成される、高性能で低コストの光学素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様は、セリウムを濃度０．００１重量％未満しか含まないハロゲン化銀含有ガラス材料と、ハロゲン化銀含有ガラス材料に形成された屈折率パターンとを含む光学素子に関し、この屈折率パターンは高屈折率領域および低屈折率領域を含み、高屈折率領域と低屈折率領域の屈折率差は波長６３３ｎｍにおいて少なくとも４×１０−５である。
【０００８】
本発明の別の実施態様は光学素子を作製する方法に関し、この方法は、ハロゲン化銀含有ガラス材料を提供する工程、ピーク波長が約３００ｎｍ未満である、パターンを有する紫外線をガラス材料に照射することによって照射領域と非照射領域を形成する工程、および照射後のガラス材料を熱処理にかけて光学素子を形成する工程を有してなり、熱処理後のガラス材料の照射領域は熱処理後のガラス材料の非照射領域とは実質的に異なる屈折率を有する。
【０００９】
本発明のさらに別の実施態様は光学素子を作製する方法に関し、この方法は、ハロゲン化銀含有ガラス材料を提供する工程、ピーク波長が６００ｎｍ〜１０００ｎｍである、パターンを有するパルス放射線をガラス材料に照射することによって照射領域と非照射領域を形成する工程、および照射後のガラス材料を熱処理にかけて光学素子を形成する工程を含み、熱処理後のガラス材料の照射領域は熱処理後のガラス材料の非照射領域とは実質的に異なる屈折率を有する。
【００１０】
本発明のデバイスおよび方法により、従来技術のデバイスおよび方法を越える数多くの利点が得られる。例えば、本発明はバルク型（すなわち、導波路型ではない）のブラッグ格子デバイスの作製に適した方法を提供する。この方法により、従来のガラス溶融法を使って作製できる感光性ガラス材料を使用し、さまざまな形状を簡単に製造できるようになる。この方法は、従来の２４８ｎｍレーザ照射装置を使って実施することもできる。本発明の光学素子は、高温に対して安定した高い光誘起屈折率変化を有する。
【００１１】
本発明の他の特徴および利点を以下の詳細な説明に記載するが、これらの特徴および利点は、当業者には、ある程度は説明からすぐに明らかとなり、また本明細書中に記載された説明および特許請求の範囲ならびに添付図面に示されるように本発明を実施することによって理解されるであろう。
【００１２】
以上の全般的な説明および以下の詳細な説明は本発明を例示するものに過ぎず、特許請求される本発明の性質と特徴を理解するための概要すなわち枠組を提供することを目的とするものであること理解すべきである。
【００１３】
添付図面は本発明の理解を深めさせるために含まれており、本明細書に組み込まれ、その一部を構成している。図面は必ずしも原寸に比例して記載されているわけではなく、分かりやすくするためにさまざまな構成要素の大きさが変えられている場合もある。図面は本発明の１つまたはそれより多い実施形態を示し、明細書の説明とともに、本発明の原理および作用を説明するのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態は光学素子を作製する方法に関するものである。本発明のこの実施形態の方法は図１の概略図に示されている。ハロゲン化銀含有ガラス材料２０を提供する。パターンを有する紫外線２２をガラス材料２０に照射し、照射領域２４と非照射領域２６を形成する。パターンを有する紫外線２２のピーク波長は約３００ｎｍ未満である。その後、照射後のガラス材料を熱処理工程（例えば、炉内で）にかけて光学素子３０を形成する。光学素子３０では、熱処理後を受けた後、照射領域２４は非照射領域２６と実質的に異なる屈折率を有する。
【００１５】
本発明のこの実施形態にしたがう方法では、ガラス材料は銀を含有している。ガラス材料が約０．１重量％〜約１重量％の銀を含むことが望ましい。本発明の特に望ましいある実施形態では、ガラス材料が約０．３重量％〜約０．６重量％の銀を含む。ガラス材料の感光度は銀含有量に強く依存するが、ある特定の熱処理条件の組合せでは、銀が多すぎると熱処理中に非照射領域の屈折率が不必要に変化する可能性がある。当業者は使用される特定のガラス組成および熱処理条件に応じて適切な銀濃度を選択するであろう。
【００１６】
本発明のこの実施形態で使われるガラス材料はセリウムを実質的に含まない。本発明の望ましい実施形態において、ガラスはセリウムを約０．００１重量％未満しか含まない。高い光吸収性を備えるＣｅ４＋種の存在が不可避であるため、２４８ｎｍで書き込まれる感光性ガラスにセリウムを使用するのは望ましくない。本発明の発明者らは、銀含有ガラス材料において望ましい高感光性を達成するのにセリウムは不要であると判断した。
【００１７】
ガラス材料は、弱還元剤を含んでいることが望ましい。特定の説明にとらわれることを望まないが、照射工程における銀の光還元によって孔（すなわち、ガラス構造における電子の欠落）が形成されるが、酸化によって弱還元剤が孔に嵌まるように作用すると本願発明者らは推測する。適切な弱還元剤として、アンチモン（ＩＩＩ）、ヒ素（ＩＩＩ）、鉄（ＩＩ）およびスズ（ＩＩ）種などが掲げられる。Ｓｂ２Ｏ３などのアンチモン（ＩＩＩ）種は、照射工程中にホールトラップとして作用できることに加え、ガラス溶融中の銀の過早還元を防止することもできるので、特に好ましい。本発明の特に望ましい実施形態では、Ｓｂ２Ｏ３が濃度約０．５重量％〜約６重量％含まれている。
【００１８】
本発明に使用されるガラス材料は多種多様なクラスのガラス材料とすることができる。例えば、本発明のガラス材料はホウケイ酸ガラスとすることもできる。適切なガラス材料組成物の系の例を以下の表１に示す。当業界における慣習通り、量は一括式に重量％で示されている。本発明で使用されるガラス材料は、バリウム以外のアルカリ土類元素（例えば、カルシウム、マグネシウム）を含むこともできる。
【表１】
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【００１９】
特に望ましいガラス材料組成物の系は、約６０〜約７２％のＳｉ０２；約１２〜約１９％のＢ２Ｏ３；約６〜約１２％のＮａ２Ｏ；約３〜約７％のＺｎＯ；約０．５〜約３％のＦ；約１％〜約４％のＳｂ２Ｏ３；約０．２〜約０．６重量％のＡｇ；および約０．１５〜約０．４重量％のＣｌを含む。
【００２０】
本発明の方法は照射工程および熱処理工程を含む。特定の理論にとらわれることを望まないが、照射と熱処理の組合せによって、照射領域のガラス内で銀がＡｇＣｌ晶子に還元されると本願発明者らは推測する。還元された銀が存在することにより、熱処理工程後のガラス材料の照射領域はガラス材料の非照射領域より高い屈折率を有する
本発明の一実施形態にしたがえば、照射工程は、ピーク波長が３００ｎｍ未満である、パターンを有する紫外線を用いて実施される。パターンを有する紫外線のピーク波長は約２６０ｎｍ未満であることが望ましい。本発明の方法では、２４８ｎｍで作動するエキシマレーザ源が特に有用である。例えば、２４８ｎｍで約５Ｗ／ｃｍ２〜５０４０Ｗ／ｃｍ２の照射線量は、３０〜５０ｍＪ／ｃｍ２／パルスおよび５〜６０Ｈｚ（すなわち、パルス／秒）で作動するパルスエキシマレーザを０．５〜２８分照射することによって達成できる。紫外線のパターンは当業者に周知の方法で形成できる。例えば、位相マスクまたは吸光マスクを使用してもよい。あるいは、焦点を絞った放射線ビームをガラス材料に沿ってスキャンニング走査およびラスター走査を行ってパターンを形成することもできる。干渉技術（例えば、ホログラフィ）を用いることもできる。本発明のいくつかの実施形態では、ガラス材料の、最も照射が少ない領域でさえも、少量の放射線を受けることがある。また、ある用途では、強度が連続的に変化するパターンを有する放射線を使用することが望ましい場合もある。ここで、本願明細書中の「非照射領域」という用語は、最小限の放射線が照射されたガラス材料の領域を示すために使われ、「照射領域」という用語は、ほとんどの放射線が照射されたガラス材料の領域を示すために使われている。
【００２１】
本発明の別の実施形態にしたがえば、照射工程は、波長範囲が６００ｎｍ〜１０００ｎｍである放射線を生成するように作動するパルスレーザ源を用いて実施される本発明のこの実施形態にしたがうパルスレーザ源は、約１５０フェムト秒未満のパルス幅のパルスを発することが望ましい。パルスレーザソースの波長は、ガラス材料が直線的に吸収しない波長となるように選択されることが望ましい。パルスは集束レンズ（例えば、顕微鏡の対物レンズ）を使用して集束させられる。焦点の近くでは、パルスは材料にパルスを非直線的に吸収させる十分な強度を有し、波長２５０ｎｍ付近で転移を誘発すると考えられる。したがって、パルスエネルギー、照射時間、および焦点パラメータを適切に選択することにより、バルクガラス試料の任意の深度に屈折率変化を生じさせることが可能となる。あるいは、パルス放射線がより大きなパルスパワーを有し、実質的に焦点が合っていないようにすることも可能であり、それにより、厚いガラス試料（例えば、約１００ｍｍ）に書き込みを行うために使うこともできる。フェムト秒レーザによる書き込みは、例えば、文献参照によってその内容全体を本願明細書に組み込んだものとする「フェムト秒パルスレーザを使用した、シリカ系ガラスへの光学デバイスの直接書き込み（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｗｒｉｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｉｎ  Ｓｉｌｉｃａ−Ｂａｓｅｄ  Ｇｌａｓｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  Ｐｕｌｓｅ  Ｌａｓｅｒｓ）」という名称の米国特許出願第０９／９５４５００号明細書にさらに詳しく記載されている。
【００２２】
照射後、ガラス材料は熱処理にかけられる。熱処理中、おそらくＡｇ０  粒子の形成によち、ガラスの照射領域が実質的な吸収を呈する。熱処理工程中、ガラスの非照射領域は照射領域より実質的に小さい吸収を呈することが望ましい。当業者であれば、特定のガラス材料に適した熱処理条件を特定できるであろう。例えば、熱処理は約４５０℃〜７５０℃の温度で約３０秒から３時間かけて実施してもよい。        上述の特定のホウケイ酸ガラス材料を使用する場合、熱処理は温度約５００〜約６００℃で実施されることが望ましい。熱処理中、炉内でガラス表面が変色しないようにするために、例えば高純度溶融シリカのブロックでガラス表面を覆うことが望ましい場合もある。生じてしまった変色は、当業者に周知の方法を使って研磨除去してもよい。
【００２３】
本発明の方法で形成される光学素子は、高屈折率領域（すなわち、照射領域）および低屈折率領域（すなわち、非照射領域）を有する。この光学素子の照射領域と非照射領域の最大屈折率差は、波長６３３ｎｍにおいて少なくとも４×１０−５であることが望ましい。この光学素子の照射領域と非照射領域の最大屈折率差は、波長６３３ｎｍにおいて少なくとも１×１０−４であることがさらに望ましい。さらに望ましい光学素子は、光学素子の照射領域と非照射領域の最大屈折率差が、波長６３３ｎｍにおいて少なくとも２×１０−４である。当業者は、光学素子の屈折率コントラストを最大にするために、本発明にしたがってガラスの組成および照射条件を調節できるであろう。
【００２４】
本発明の別の実施形態は、ハロゲン化銀含有ガラス材料を含み、内部に屈折率パターンが形成された光学素子に関する。この屈折率パターンは高屈折率領域および低屈折率領域を含み、高屈折率領域と低屈折率領域の最大屈折率差は波長６３３ｎｍにおいて少なくとも４×１０−５であるこの最大屈折率差は、波長６３３ｎｍにおいて少なくとも１×１０−４であることが望ましい。本発明の特に望ましい実施形態では、屈折率差は少なくとも約２×１０−４である。本発明のこの実施形態にしたがう光学素子は、上述のガラス材料および方法を使用して作ることができる。
【００２５】
本発明の方法を使って作られる光学素子は多種多様な形状をとることができる。例えば、平面導波路または光ファイバとして光学素子を形成することもできる。本発明の別実施形態において、最小寸法が約７０μｍより長いバルクガラス品として光学素子を形成することもできる。本発明の特に望ましい実施形態において、光学素子は最小寸法が約３００μｍより長いバルクガラス品である。本発明の光学素子は、２４８ｎｍにおいて比較的低い光吸収性を有するガラス材料に作り込まれることが望ましいので、内部に形成される屈折率パターンをかなり太くすることもできる。例えば、屈折率パターンの最小寸法が少なくとも０．１ｍｍであってもよい。本発明のある実施形態において、屈折率パターンの最小寸法は少なくとも０．５ｍｍである。本発明の特に望ましい実施形態において、屈折率パターンの最小寸法は約１ｍｍである。屈折率パターンを太くするために、当業者は幾分か高い波長（例えば、２６６ｎｍ）での照射を実施することを望むであろう。
【００２６】
標準的なガラス溶融法を使ってさまざまな形状に製造しやすくするために、本発明で使用されるガラス材料は約１６５０℃より低い融点を有することが望ましい。本発明の特に望ましい実施形態において、ガラス材料は約１４００℃より低い融点を有する。
【００２７】
本発明の光学素子は高温安定性があり、有利である。例えば、本発明の望ましい光学素子は温度３５０℃に対して安定である。本発明の光学素子は、ガラス材料のひずみ点まで安定であることが望ましい。本願明細書に記載されているガラス材料は約３５０℃〜約５５０℃のひずみ点を有する．ここで使用されている光学素子は、与えられた一連の条件下で約１０％未満の回折効率減少を示した場合でも安定であることが望ましい。
【実施例】
【００２８】
以下の非限定的な実施例によって本発明を詳しく説明する。
【００２９】
（実施例１）
表２の感光性ガラス材料を当業者に周知の方法を使って溶融した。バッチ材料として、イオタサンド（ｉｏｔａ  ｓａｎｄ）、ホウ酸、塩化ナトリウム、硝酸ナトリウム、ケイフッ化ナトリウム、三酸化アンチモン、酸化亜鉛およびアルミナを使用した。計量された混合物をボールミルで６０分間粉砕し、１４２５℃で４時間溶融し、幅４インチ（１０．１６ｃｍ）、深さ１インチ（２．５４ｃｍ）のスラブに成形し、６５０℃で焼なました。濃度はバッチベースで重量％で示されている。
【表２】
2006522367.tif 000004
【００３０】
（実施例２）
実施例１のガラス材料Ａで厚さ１ｍｍのスライドガラスを形成した。このスライドガラスの一部分に、ＫｒＦエキシマレーザで２４８ｎｍ紫外線を６分間照射した。１パルス当たりのフルエンスは３１ｍＪ／ｃｍ２であり、レーザはパルス繰返し数５０Ｈｚで作動した。次に、スライドガラスを炉内で５４０℃で５分間熱処理し、室温まで冷却させた。図２に照射領域と非照射領域の吸光スペクトルを示す。当業者は、試料の照射領域が非照射領域より著しく大きい吸光度を呈していることに気付くであろう。
【００３１】
（実施例３）
実施例１のガラス材料Ａで厚さ１ｍｍのスライドガラスを形成した。図３に示されるようにスライドを照射した。２４８ｎｍ、５０Ｈｚで作動するＫｒＦエキシマレーザ５０の出力を、フルエンスが４０ｍＪ／ｃｍ２／パルスとなるように増大させた。１０μｍの格子周期を有するクロム吸光マスク５６を通して、ガラス材料Ａから成るスライドガラス５４の最大面に照射を行った。所望時間の照射後、スライドガラスを所望温度の炉内に投入し、炉内に所望時間入れておいた。スライドガラスを炉から取り出し、室温まで冷却させた。格子は長さ約１５ｍｍであった。
【００３２】
スライドガラスにこのように形成されたブラッグ格子に、平行な６３３ｎｍの紫外線をスライド縁端より照射した。ブラッグ格子の照射領域と非照射領域の屈折率コントラストを求めるために回折効率を使用し、下記の式を用いた。
【数１】
2006522367.tif 000005
【００３３】
ここで、λは照射光の波長であり、Ｌは格子の厚さであり、Δｎは格子の照射領域と非照射領域の屈折率コントラストである。さまざまな照射時間および熱処理条件の場合の屈折率コントラストが表３に示されている。もっと低い総照射（例えば、パルス繰返し数１０Ｈｚ、総照射時間１分、４０ｍＪ／ｃｍ２／パルス）を用いた場合に良好な結果が得られた。
【表３】
2006522367.tif 000006
【００３４】
（実施例４）
ガラス材料Ａ、ＢおよびＣを、上記で実施例３に記載されているようにスライドガラスとして提供した。これらのガラスは組成的に非常に似通っているが、銀の量が異なっている。各スライドガラスの一部分に２４８ｎｍ紫外線（７０ｍＪ／ｃｍ２／パルス、５０Ｈｚ）を５６分間照射した。このスライドガラスを５５０℃で１．５時間熱処理した。０．２２重量％の銀を含むガラス材料Ｃは、照射領域にごく僅かな屈折率変化を示した。ガラス材料ＡおよびＢ（それぞれ、０．６６重量％および０．４４重量％の銀を含む）は、６３３ｎｍで照射領域に約１×１０−４の屈折率変化を示した。なお、ガラス材料Ａはこれらの熱処理条件下で非照射領域にいくらかの変色を示したが、ガラス材料Ｂの非照射領域では、目に見える変色は無かった。したがって、本発明で使用されるガラス材料の感光性は銀の含有量に強く関係しており、高い銀濃度と積極的な熱処理の組合せによって、光学素子の非照射領域に望ましくない変色を生じる場合がある。当業者は望ましくない変色を最小限にするように銀濃度および処理条件を選択するであろう。
【００３５】
（実施例５）
ガラス材料Ｄで厚さ１ｍｍの試料を形成した。格子ピッチ１０μｍのクロム吸光マスクを通して試料に２４８ｎｍ紫外線出力（７０ｍＪ／ｃｍ２／パルス、５０Ｈｚ）を照射した。照射後、高純度溶融シリカブロックで試料を覆い、次いで炉内で５５０℃で２時間熱処理した。顕微鏡検査により、格子の深さが約１００μｍであることが示された。上述の回折効率法を使用し、格子の制限深さを考慮しながら格子の屈折率コントラストを推定した。さまざまな照射時間の結果が表４に示されている。
【表４】
2006522367.tif 000007
【００３６】
（実施例６）
ガラス材料Ａで上述の試料を形成した。チタンサファイアレーザを使用して、波長８００ｎｍ、パルス幅約６０フェムト秒、パルス周波数２０ｋＨｚ，パルスパワー５００〜１０００ｎＪ／パルスのパルス放射線を生成した。この放射線を、焦点距離２０ｍｍ、作動距離３０．５ｍｍ、開口数０．２６のミツトヨ製１０×ＮＩＲ対物レンズを通して集束させ、約３μｍの焦点スポット径を得た。光線により速度８．３３ｍｍ／分で試料をスキャンニング走査することによってガラス材料に格子を形成した。スキャンパターンは、１０μｍ間隔の格子を形成するように選択した。この格子は、断面積が４×４ｍｍであり、屈折率変化が１×１０−３であった。
【００３７】
当業者には、本発明の精神および範囲から逸脱せずに本発明に対してさまざまな変更および変形を施せることが分かるであろう。したがって、本発明の変更および変形が添付特許請求項またはそれらの等価物の範囲内に入れば、そのような変更および変形は本発明に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態にしたがう方法の概略図である。
【図２】熱処理後の実施例１のガラス試料の照射領域および非照射領域の両方の吸光スペクトルである。
【図３】実施例３で使用される装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０  ガラス材料
２２  紫外線
２４  照射領域
２６  非照射領域
３０  光学素子
５０  エキシマレーザ
５４  スライドガラス
５６  クロム吸光マスク
【図１】
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【図２】
2006522367.tif 000009
【図３】
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【国際調査報告】
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