(57)【要約】  層状ガラスの構造及び製造方法が記載される。本方法は、高密度ガラス基板上にスートを堆積させて複合構造を形成する工程、及び、該複合構造を焼結して層状ガラス構造を形成する工程を含む。高密度ガラス基板は、平面を含むように修正された光ファイバプリフォームに由来しうる。複合構造は、１つ以上のスート層を含みうる。層状ガラス構造は、複数の複合構造を組み合わせてスタックを形成した後、該スタックを焼結及び融着することによって形成することができる。層状ガラス構造は、さらに、軟化するまで加熱され、線形寸法が制御されるように延伸されてもよい。層状ガラス構造又は延伸された層状ガラス構造は、平坦な導波管として構成されうる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な層状ガラス構造を製造する方法であって、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第１のスート層を高密度ガラス基板の平面の上に含む、複合構造を形成する工程、
前記第１のスート層を圧密化することを含む、前記複合構造から層状ガラス構造を調製する工程、及び
前記層状ガラス構造を延伸方向に沿って延伸して、延伸方向の第１の寸法と該延伸方向と交差する方向の第２の寸法とを有する延伸された層状ガラス構造を形成する工程であって、前記第２の寸法に対する前記第１の寸法の比が少なくとも３．０であり、前記圧密化された第１のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、少なくとも１０μｍの厚さを有する、工程
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１のスート層が、少なくとも１ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高密度ガラス基板が、光ファイバプリフォームから形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記高密度ガラス基板が、曲面をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記圧密化工程が、前記第１のスート層をレーザに曝露することを含む、前記第１のスート層を少なくとも１０００℃の温度に加熱する工程を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の寸法に対する前記第１の寸法の比が少なくとも１０であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記延伸された層状ガラス構造が、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲にわたって０．５ｄＢ／ｍ未満の減衰を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記高密度ガラス基板がシリカ系ガラスを含み、前記第１のスート層が、Ａｌ、Ｇｅ、Ｔｉ、又は希土類元素を含むシリカ系ガラスを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
層状ガラス構造を製造する方法であって、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第１のスート層を第１の高密度ガラス基板上に含む、第１の複合構造を形成する工程、及び
前記第１のスート層上にガラス層を積層することによって、積層構造を形成する工程
を含む、方法。
【請求項１０】
第１のクラッド層、
前記第１のクラッド層上のコア層、及び
前記コア層上の第２のクラッド層
を含む導波管であって、
前記第１のクラッド層、前記コア層、及び前記第２のクラッド層のうちの少なくとも１つが、少なくとも０．１ｍの長さを有する平坦な層として構成され、かつ、
前記導波管が、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲にわたって０．５ｄＢ／ｍ未満の減衰を有する、
導波管。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その開示の全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１５年８月２１日出願の米国仮特許出願第６２／２０７，９９２号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、複数のガラス層を有する構造に関する。より詳細には、本明細書は、クラッドガラス層で囲まれたコアガラス層を有する導波管に関する。最も詳細には、本明細書は、希土類をドープされたコアガラス層と、周囲のドープされていないクラッドガラス層とを有する、平坦な導波管に関する。
【背景技術】
【０００３】
導波管は、光学システムにおいてレーザ増幅器として幅広く用いられる。導波管は、低屈折率クラッド領域間に挟まれた高屈折率コア領域からなる。導波管レーザは、入力レーザビームを受け取り、それを増幅して高出力ビームをもたらす。増幅は、入力レーザビームの出力を高める利得媒質である、コア領域において生じる。コア領域は、典型的には、利得をもたらす光学中心（例えば希土類イオン）を取り込むマトリクスを含む。マトリクスは結晶又はガラス材料であってよく、光学中心はドーパントとして導入される。結晶材料は、単結晶及びセラミックを含む。代表的な結晶利得媒質としては、希土類をドープされた酸化物マトリクス材料（例えばＹＡＧ、ＹＶＯ４）が挙げられ、代表的なガラス利得媒質としては、希土類をドープされた酸化物ガラスマトリクス材料（例えばシリカ又は改質シリカ）が挙げられる。
【０００４】
高エネルギーレーザにおける最近の関心は、数十キロワット、最大で数メガワットの出力を提供するのに十分な利得を有する導波管レーザを開発する努力の動機付けとなっている。高い利得は、利得をもたらす光学中心の高いドーピングレベルを通じて、及び／又は、利得媒質のサイズをスケールアップして導波管を通る光路長を増加させることによって、達成することができる。結晶利得媒質は、典型的には、ガラス利得媒質よりも高いドーピングレベルを可能にするが、サイズのスケールアップが難しく、典型的には、ガラス利得媒質より高い散乱損失を生じる。希土類イオンなどの光学中心は、典型的には、ガラス利得媒質よりも低い溶解性及び低いドーピング濃度を有するが、ガラス利得媒質は、結晶利得媒質よりもサイズのスケールアップが容易であり、より低い散乱損失を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
結晶質材料のサイズのスケールアップが困難であること、及び大きいスケールで結晶媒体を生産するのに必要とされる長い処理時間の理由から、高出力レーザ用途のための結晶利得媒質に基づいた導波管を開発するための努力によって、限られた成功しか収められていない。大きい寸法を有するガラス利得媒質は利用可能であるものの、既存の製造技術を用いて製造する場合には高価である。導波管用のガラスを生産するための低コストの方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、複数のガラス層を有するガラス構造の製造について記載する。該ガラス構造は、導波管として用いることができ、高屈折率コア層と低屈折率クラッド層とを含む。一実施形態において、導波管は、低屈折率の上部クラッド層と低屈折率の下部クラッド層との間に位置付けられた、中心の高屈折率コア層を有する、平坦な導波管である。（一又は複数の）コア及びクラッド層は、組成の異なるガラスである。コア層は、希土類ドーパントを有するシリカ系ガラスを含みうる。（一又は複数の）クラッド層は、シリカ系ガラスである。シリカ系ガラスは、純粋なシリカ又は改質シリカを含む。改質シリカは、チタニア、ゲルマニア、又はアルミナで改質されたシリカを含む。
【０００７】
ガラス構造の製造に用いられるプロセスは、高密度ガラス基板上へのスートの連続堆積を含む。高密度ガラス基板及びスート発生器は、スート堆積の間に互いに相対運動し、連続プロセスにおいて、高密度ガラス基板及び多孔質のスート層を含む複合構造を形成する。多孔質のスート層を高密度ガラス基板の１つ以上の表面に堆積させて、２つ以上の層を有する多層複合構造を形成することができる。該複合構造は、圧密化されて、高密度化された層状構造を形成しうる。高密度化された層状構造は、延伸して導波管とすることができるプリフォームを構成しうる。他の実施形態では、さらなる層を加えるために、高密度化された層状構造を既存のガラスモノリスと融着させてもよい。別の実施形態では、２つ以上の多層複合構造は、独立して圧密化され、その後に融着されて、高密度化された層状構造を形成してもよい。あるいは、２つ以上の多層複合構造は、圧密化の前に組み合わされ、組合せ体として融着されて、高密度化された層状構造を形成してもよい。
【０００８】
本明細書は、
層状ガラス構造を製造する方法であって、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第１のスート層を高密度ガラス基板上に含む、複合構造を形成する工程、
前記第１のスート層を圧密化することを含む、前記複合構造から層状ガラス構造を調製する工程、及び
前記層状ガラス構造を延伸する工程であって、前記圧密化された第１のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、少なくとも１０μｍの厚さを有する、工程
を含む、方法に及ぶ。
【０００９】
本明細書は、
層状ガラス構造を製造する方法であって、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第１のスート層を第１の高密度ガラス基板上に含む、第１の複合構造を形成する工程、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第２のスート層を第２の高密度ガラス基板上に含む、第２の複合構造を形成する工程、及び
前記第１のスート層を前記第２のスート層と接触させることを含む、前記第１の複合構造及び前記第２の複合構造を積層することによって積層構造を形成する工程
を含む、方法に及ぶ。
【００１０】
本明細書は、
層状ガラス構造を製造する方法であって、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第１のスート層を第１の高密度ガラス基板上に含む、第１の複合構造を形成する工程、
前記第１のスート層を圧密化することを含む、前記第１の複合構造を圧密化する工程、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第２のスート層を第２の高密度ガラス基板上に含む、第２の複合構造を形成する工程、及び
前記圧密化された第１のスート層を前記第２のスート層と接触させることを含む、前記圧密化された第１の複合構造及び前記第２の複合構造を積層することによって積層構造を形成する工程
を含む、層状ガラス構造を製造する方法に及ぶ。
【００１１】
本明細書は、
層状ガラス構造を製造する方法であって、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第１のスート層を第１の高密度ガラス基板上に含む、第１の複合構造を形成する工程、
前記第１のスート層上にガラス層を積層することによって積層構造を形成する工程
を含む、方法に及ぶ。
【００１２】
さらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかになり、あるいは、明細書及びその特許請求の範囲、並びに添付の図面に記載される実施形態を実践することによって認識されよう。
【００１３】
前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、単なる例示であり、特許請求の範囲の本質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。
【００１４】
添付の図面は、さらなる理解をもたらすために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、本明細書の選択された態様の例証であり、明細書とともに、本明細書に採用された方法、生成物、及び組成物の原理及び動作を説明する役割を担う。図面に示される特徴は、本明細書の選択された実施形態の例証であり、必ずしも適切な縮尺で描かれていない。
【００１５】
本明細書は、特に、本明細書の主題を指摘し、明確に主張する特許請求の範囲で締めくくられるが、本明細書は、添付の図面と併せた場合に、以下の説明から、よりよく理解されると考えられる。
【００１６】
図面に記載される実施形態は、本質的に例証であり、詳細な説明又は特許請求の範囲の範囲に限定することは意図されていない。可能な限り、同一又は同様の特徴についての言及には、図面全体にわたって同じ参照番号が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】平坦な導波管の概略図
【図２】複合構造の連続レーザ焼結及び圧密化を示す図
【図３】延伸プロセスを使用した、多層ガラス構造の寸法調整を示す図
【図４】光ファイバプリフォームを示す図
【図５】光ファイバプリフォームから形成された平面を有する高密度ガラス基板を示す図
【図６】高密度ガラス基板の平面上のスート層の堆積を示す図
【図７】高密度ガラス基板の平面上に形成されたスート層のレーザ焼結を示す図
【図８】高密度ガラス基板の平面上に形成された焼結層の上のスート層の堆積を示す図
【図９】２つのクラッド層で囲まれたコアを有する層状ガラス構造の代表的な加工手順を示す図
【図１０】２つの複合構造を組み合わせることによる層状ガラス構造の形成を示す図
【図１１】層状ガラス構造を複合ガラス構造と組み合わせることによる層状ガラス構造の形成を示す図
【図１２】２つの層状ガラス構造を組み合わせることによる層状ガラス構造の形成を示す図
【図１３】外面蒸着法によるガラス層の生成を示す図
【図１４】複合構造又は層状ガラス構造と、既存の又は独立して形成されたガラス層とからの層状ガラス構造の形成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書の例示的な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
本明細書は、ガラスコア領域及びガラスクラッド領域を有する層状構造を提供する。本明細書はまた、層状ガラス構造を製造するための低コストの製造プロセスも提供する。層状ガラス構造は、導波管、増幅器、及び／又はレーザとして用いられうる。
【００２０】
一実施形態において、層状ガラス構造は、平坦な導波管として構成される。図１は、本明細書に従う平坦な導波管を示している。平坦な導波管１０は、コア層２０、クラッド層１５、及びクラッド層２５を含む。コア層２０は、５μｍ〜３００μｍの範囲、又は１０μｍ〜３００μｍの範囲、又は２５μｍ〜２５０μｍの範囲、又は５０μｍ〜２００μｍの範囲、又は７５μｍ〜１５０μｍの範囲の厚さを有する。クラッド層１５及び２５の各々は、コア領域２０よりも厚い。クラッド層１５及び２５は、少なくとも１０μｍ、又は少なくとも２５μｍ、又は少なくとも５０μｍ、又は少なくとも１００μｍ、又は少なくとも２５０μｍ、又は少なくとも５００μｍ、又は少なくとも１ｍｍ、又は少なくとも２ｍｍ、又は少なくとも５ｍｍ、又は少なくとも１０ｍｍ、又は少なくとも１５ｍｍ、又は少なくとも２０ｍｍ、又は１０μｍ〜５０ｍｍの範囲、又は２５μｍ〜４０ｍｍの範囲、又は５０μｍ〜３０ｍｍの範囲、又は１００μｍ〜２５ｍｍの範囲、又は１５０μｍ〜２５ｍｍの範囲、又は２００μｍ〜２５ｍｍの範囲、又は２５０μｍ〜２５ｍｍの範囲、又は５００μｍ〜２５ｍｍの範囲の厚さを有する。クラッド層１５及び２５は、同じ厚さを有していても、異なる厚さを有していてもよい。
【００２１】
コア層２０並びにクラッド層１５及び２５はガラス材料を含む。コア層２０は、クラッド層１５及び２５よりも高屈折率のガラス材料である。コア層２０並びにクラッド層１５及び２５は、ドープされた又はドープされていないガラスでありうる。ガラスは、ドープされた又はドープされていないシリカであってもよい。ガラスは、ドープされた又はドープされていないシリカ系ガラスであってもよい。シリカ系ガラスは、純粋なシリカガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｇａ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、遷移金属酸化物（例えばＴｉＯ２）、アルカリ金属酸化物、及びアルカリ土類酸化物など、１つ以上の酸化物によって改質されたシリカガラス、並びに、フッ素及び／又は塩素をドープされたシリカガラスを含む。
【００２２】
コア層２０は、クラッド層１５及び２５とは組成が異なる。クラッド層１５及び２５は、同じ組成を有していても、異なる組成を有していてもよい。平坦な導波管１０がレーザとして実現される場合、コア層２０は、ドーパントを有するガラスを含み、増幅のための利得媒質を構成する。ドーパントを有するガラスは、ドーパントを有するシリカ系ガラスであるか、又はドーパントを有する純粋なシリカガラスでありうる。ドーパントは、希土類イオン又は遷移金属イオンなどのルミネッセンス金属イオンでありうる。一実施形態において、コア層２０は、希土類をドープされたシリカガラス、又は希土類をドープされた改質されたシリカガラスを含み、クラッド層１５及び２５は、ドープされていないシリカガラス、ドープされていない改質されたシリカガラス、又はフッ素及び／又は塩素をドープされたシリカガラスを含む。希土類ドーパントには、Ｙｂ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋、及びＮｄ３＋が含まれる。酸化物改質剤（例えばＡｌ２Ｏ３、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、又はＧａ２Ｏ３）を包含させることにより、シリカ系ガラスにおける希土類ドーパントの溶解性が改善される場合があり、希土類イオンのより高いドーピング濃度を通じて、より高い利得を生じる場合がある。希土類ドーパントはまた、シリカ系ガラスの屈折率を高めるようにも作用し、効果的な導波に必要なコア−クラッド屈折率コントラストの達成を容易にする。
【００２３】
本明細書は、層状ガラス構造を製造するためのバッチプロセスを提供する。本プロセスは、高密度ガラス基板上にスート層を堆積する工程を含む。高密度ガラス基板は、層状ガラス構造のコア層に対応する組成、又は、層状ガラス構造のクラッド層に対応する組成を有しうる。一実施形態において、高密度ガラス基板は平面を有し、スートの堆積は平面上で生じる。高密度ガラス基板は、矩形のスラブであっても、平面を有する任意の形状であってもよい。
【００２４】
高密度ガラス基板上でのスート層の形成に用いられるスートは、スート発生器から供給される。一実施形態において、スート発生器はバーナであり、スートは、スート前駆体をバーナに送給し、スート前駆体を反応又は分解して、高密度ガラス基板上に堆積するためのスート粒子を形成することによって生成される。
【００２５】
当技術分野で知られているスート粒子を発生させるためのさまざまなデバイス及びプロセスを使用することができる。スート粒子は、典型的には、スート流の形態で堆積表面に運ばれる。本プロセスのさまざまな実施形態に使用可能なスート発生デバイスの例には、火炎加水分解バーナ、典型的には、ＩＶＤ、ＯＶＤ及びＶＡＤ、並びに当技術分野で知られている平面堆積プロセスに用いられるものなどが含まれる。適切なバーナの構成は、それらの開示全体がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許第６，６０６，８８３号、同第５，９２２，１００号、同第６，８３７，０７６号、同第６，７４３，０１１号、及び同第６，７３６，６３３号の各明細書に開示されている。
【００２６】
スート発生器は、単一のバーナ又は複数のバーナを含みうる。例となるバーナは、長さｌ及び幅ｗを有する出力面を有する。出力面は、ガスオリフィスのＮ個のカラムを含んでいてよく、ここで、Ｎは、１〜２０又はそれ以上の範囲でありうる。実施形態において、各オリフィスは、直径０．０７６ｃｍの孔を含む。出力面の長さｌは、約２．５〜３０．５ｃｍ又はそれ以上の範囲であってよく、幅は、０．１〜７．５ｃｍの範囲でありうる。任意選択的に、複数のバーナは、バーナのアレイへと配置され、アレイの長さ及び幅にわたり、スート粒子の実質的に連続した流れを生成することができる。バーナの数、及び／又はバーナのアレイの寸法は、高密度ガラス基板の堆積表面の所定の領域上にスートの被覆をもたらすように調整又は構成することができる。
【００２７】
バーナのアレイは、例えば、スート粒子の一時的かつ空間的に均一な層を形成及び堆積するように構成された複数の個別のバーナ（例えば、端と端をつないで設置される）を含みうる。バーナのアレイは、拡張された幅にわたってスートを提供するために、共通の方向に沿って位置付けられた複数のモジュールを含む、線形のアレイでありうる。代表的なバーナのモジュール及びバーナのアレイについては、その開示がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許第８，７４６，０１３号明細書に記載されている。よって、スート発生器を使用して、高密度ガラス基板上の特定の領域にわたり、実質的に均質な化学組成及び実質的に均一な厚さを有するスートの個別の層を形成することができる。被覆範囲は、高密度ガラス基板の堆積表面の追加的な領域にわたってスート粒子を施すように、高密度ガラス基板及び／又はスート発生器を動かすことによって拡張することができる。「均一な組成」及び「均一な厚さ」とは、所与の範囲にわたる組成及び厚さの変動が、平均的な組成又は厚さの２０％以下であることを意味する。ある特定の実施形態では、スートシートの組成及び厚さの変動の一方又は両方が、スートシートにわたる、それらの代表的な平均値の１０％以下でありうる。
【００２８】
代表的なバーナは、９カラムのガスオリフィスを含みうる。使用中、一実施形態によれば、中心線上のカラム（例えば、カラム５）は、シリカガス前駆体／キャリアガス混合物を供給し、すぐ隣のカラム（例えば、カラム４及び６）は、シリカガス前駆体の化学量論的制御のための酸素ガスを供給する。中心線の両側のガスオリフィスの次の２つのカラム（例えば、カラム２、３、７及び８）は、その流量を利用して化学量論及びスート密度を制御可能な追加的な酸素を供給し、かつ、着火炎のための酸化剤を供給する。オリフィスの最も外側のカラム（例えば、カラム１及び９）は、例えば、ＣＨ４／Ｏ２又はＨ２／Ｏ２の着火炎混合物を供給することができる。このような９カラムの線形バーナについての例となるガス流量範囲が表１に記載されている。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
バーナに加えて、プラズマ加熱スート噴霧器などの他のスート発生デバイスを使用して、プロセスに必要とされるスート粒子を提供することができる。プラズマ加熱スート噴霧器では、単一又は複数の組成物の予め形成されたスート粒子が、ある特定の速度で供給されて、スート粒子を堆積のための所望の温度まで加熱するプラズマの通過を可能にする。さらには、ある特定の実施形態では、バーナとプラズマ加熱スート噴霧器との組合せを使用して、ガラススート粒子を提供することができる。利便性の目的で、「バーナ」は、本明細書では、別途明記されない限り、プロセスに利用可能なすべてのスート発生デバイスを表すために用いられる。
【００３１】
スート発生デバイスの動作は、典型的には、ガラススート粒子を形成するための前駆体化学物質（例えば、ガス状化合物）間の化学反応を包含する。任意選択的に、化学反応を、プラズマ又は補助加熱デバイスなどの補助エネルギー源によってさらに支援してもよい。
【００３２】
ケイ素含有前駆体化合物は、例えば、焼結してシリカガラスを形成可能なシリカスート粒子の形成に用いることができる。例となるケイ素含有前駆体化合物は、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）である。ＯＭＣＴＳは、バーナ又はバーナのアレイ内に、Ｈ２、Ｏ２、ＣＨ４又は他の燃料とともに導入することができ、そこで、火炎燃焼プロセスで酸化されて、シリカスート粒子を生成する。他のケイ素前駆体としては、ＳｉＣｌ４が挙げられる。
【００３３】
例えば、火炎加水分解によるシリカガラスの生成における例示的なバーナは、孔を含み、そこを通ってＯＭＣＴＳ（オクタメチルシクロテトラシロキサン）などのケイ素含有前駆体化合物がＨ２、ＣＨ４又は他の燃料の火炎内に導入される。ＯＭＣＴＳは、火炎内で酸化されて微細なシリカスート粒子を生成し、これが高密度ガラス基板の堆積表面へと送給される。
【００３４】
供給されるスート粒子は、ドープされていないシリカガラスの生成の場合など、実質的に単一の酸化物で構成されうる。あるいは、スート粒子は、スート発生デバイスによって生成される場合には、ドープされてもよい。スート発生デバイスが、火炎加水分解又は火炎燃焼プロセスによってスートを発生させるためにバーナを含む場合、火炎内にドーパントの前駆体を含めることによって、ドーピングを達成することができる。ドーピング前駆体は、スート発生デバイスの別々のポートに供給されてもよく、あるいは、シリカ又は他のベースガラス前駆体との混合物としてスート発生デバイスに供給されてもよい。スート発生デバイスがプラズマ加熱スート噴霧器を含む場合、噴霧器から噴霧される予め形成されたスート粒子は予めドープされていてもよく、あるいは代替的に、スート粒子がプラズマ中でドープされるように、噴霧されたスート粒子がドーパントを含む雰囲気に供されてもよい。ある特定の実施形態では、提供されるスート粒子は、有利には、実質的に均質な組成を有する。ある特定の実施形態では、スート粒子は、変動する組成を有していてもよい。例えば、ガラスの主成分のスート粒子は、一のスート発生デバイスから供給することができ、ドーパントのスート粒子は、別個のスート発生デバイスから供給することができる。さらに別の例では、焼結前又は焼結中に、ドーパントを既存のスート層内に取り込むことができる。
【００３５】
例となるドーパントとして、周期表の第ＩＡ族、第ＩＢ族、第ＩＩＡ族、第ＩＩＢ族、第ＩＩＩＡ族、第ＩＩＩＢ族、第ＩＶＡ族、第ＩＶＢ族、第ＶＡ族、第ＶＢ族、ハライド、及び希土類系に由来する元素が挙げられる。ドーピング前駆体としては、ドーパントのハライド化合物、ヒドリド化合物、及び有機金属化合物が挙げられる。有機金属化合物としては、アルキル、アルケニル、アミン、キレート配位子、エチレンジアミン、ａｃａｃ（アセチルアセトン）、ＦＯＤ（６，６，７，７，８，８，８−ヘプタフルオロ−２，２−ジメチル−３，５−オクタンジオナート）、アセテート、２，４−ペンタンジオナート、３，５−ヘプタンジオナート、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナート、イソプロポキシド、ブトキシド、メトキシド、及びエトキシドを含む、ドーパントのアルコキシド化合物、及びさまざまな配位子を有するドーパントの化合物、又はそれらの組合せが挙げられる。ある特定の実施形態では、スート粒子を互いに混合して、さまざまな組成物を有する複合粒子を形成することが可能である。ある特定の実施形態では、堆積表面に堆積される前に、スート粒子が互いに付着して混合粒子を形成することを実質的に防ぐことも可能である。
【００３６】
ある特定の実施形態では、ドーパントは、希土類イオン（例えばＹｂ３＋、Ｅｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｔｍ３＋、Ｐｒ３＋、Ｈｏ３＋）である。希土類ドープされたシリカ系ガラスは、高屈折率を有しており、層状ガラス構造のコア層として用いることができる。希土類ドーパントは、シリカ系ガラス中では限られた溶解性を有することが知られている。溶解性を改善し、相分離を最小限に抑え、かつ、シリカガラス中の希土類ドーパントの濃度を増加させるためには、ガラス組成物中に、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｇａ２Ｏ３、又は別の高電荷密度の金属イオンの酸化物（例えばＴｉＯ２）を含むことが好ましい。ガラス組成物中の希土類ドーパント酸化物に対する高電荷密度の金属酸化物の比は、１．０超、又は１．５超、又は２．０超、又は３．０超、又は４．０超、又は１．０〜５．０の範囲、又は１．５〜４．０の範囲でありうる。
【００３７】
スート発生器は、スート粒子の形成及び堆積の間に静止状態で保持されてもよく、あるいは代替的に、スート発生器を堆積表面に対して運動（例えば、往復又は平行移動）させてもよい。高密度ガラス基板とスート発生器を互いに相対運動させて、高密度ガラス基板の表面に連続したスートの堆積を可能にしてもよい。相対運動は、高密度ガラス基板の運動、スート発生器の運動、又は高密度ガラス基板とスート発生器の両方の運動によって得ることができる。一実施形態において、高密度ガラス基板及び／又はスート発生器の運動は、単方向とすることができる。単方向運動は、並進運動でありうる。別の実施形態では、高密度ガラス基板及び／又はスート発生器の運動は、二方向とすることができる。二方向運動は、往復運動（例えば前後運動）でありうる。バーナ出力面から堆積表面までの距離は、約２０ｍｍ〜１００ｍｍ（例えば、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５又は１００ｍｍ）の範囲でありうる。スート発生デバイスと高密度ガラス基板との相対運動を通して、固定された幅を有するスート発生デバイスについての堆積表面をスート粒子で被覆する線形速度は、０．１ｍｍ／秒〜１０ｍ／秒の範囲でありうる。複数のバーナ（例えばバーナのアレイ）を有するスート発生デバイスについては、面積被覆は、スート発生デバイスによってもたらされた被覆の線形速度と被覆の幅との積によって与えられる。
【００３８】
９０％超のシリカを含むシリカ系ガラスの平均スート密度は、典型的には、０．３０〜１．５０ｇ／ｃｍ３の範囲、又は０．８０〜１．２５ｇ／ｃｍ３の範囲、又は０．４０〜０．７０ｇ／ｃｍ３の範囲である。
【００３９】
往復する相対運動によって、堆積されるスート層の厚さを増加させることができる。スート層の所望の厚さは、圧密化の際に形成される層状ガラス構造の最終用途によって決定づけることができる。以下にさらに十分に説明されるように、圧密化された層状ガラス構造は、目的寸法の導波管を達成するような制御された方法で異なる層の薄肉化をもたらすために、延伸プロセスにおけるプリフォームとして用いることができる。よって、層の厚さの要件を満たすために堆積後のプロセスにおいて厚いスート層を堆積及び調整することができるため、本方法は、他の技術（例えばＬＯＣ）よりも有利である。組成が変化する複数のスート層を堆積して多層複合構造を形成する場合、異なる層の相対的厚さは、圧密化の際に形成される層状ガラス構造の最終用途によって決定づけることができる。スート層の厚さは、スート発生デバイスからのスートの堆積速度と堆積時間とによって制御することができる。高密度ガラス基板上のスート発生デバイスの各横断により、スート層の厚さが増加する。スート発生デバイスが高密度ガラス基板上を横断する回数は、２００回未満、又は１００回未満、又は５０回未満、又は２５回未満、又は１０回未満、又は１〜２００回、又は１〜１００回、又は１〜５０回、又は１〜２５回でありうる。
【００４０】
スート層の厚さは、少なくとも１０μｍ、又は少なくとも２５μｍ、又は少なくとも５０μｍ、又は少なくとも１００μｍ、又は少なくとも２５０μｍ、又は少なくとも５００μｍ、又は少なくとも１ｍｍ、又は少なくとも２ｍｍ、又は少なくとも５ｍｍ、又は少なくとも１０ｍｍ、又は少なくとも１５ｍｍ、又は少なくとも２０ｍｍ、又は１０μｍ〜５０ｍｍの範囲、又は２５μｍ〜４０ｍｍの範囲、又は５０μｍ〜３０ｍｍの範囲、又は１００μｍ〜２５ｍｍの範囲、又は１５０μｍ〜２５ｍｍの範囲、又は２００μｍ〜２５ｍｍの範囲、又は２５０μｍ〜２５ｍｍの範囲、又は５００μｍ〜２５ｍｍの範囲でありうる。
【００４１】
ある特定の実施形態では、堆積されたスート層は、低い局所スート密度変動を有していることが望ましい。低い局所スート密度変動は、ある特定の実施形態では、最終的な焼結されたガラス層の実質的に均質な組成物を得るために重要である。以下の因子は、とりわけ、スート層の局所スート密度の変動に影響を与える：（ｉ）バーナ又は他のスート発生デバイスの設計及び場所；（ｉｉ）堆積表面に対するバーナの動き；（ｉｉｉ）バーナ又は他のスート発生デバイスによって供給される粒子の温度変動、及び、（ｉｖ）高密度ガラス基板の堆積表面の温度変動。実質的に均質な化学組成及び実質的に均一な厚さを有するスートの堆積層を得るために、有利には、複数のバーナを含むバーナのアレイを有するスート発生デバイスが用いられうる。「均一な厚さ」とは、スート層の厚さ変動がスート層の平均厚さの２０％以下であることを意味する。ある特定の実施形態では、スート層の厚さ変動は、スート層の平均厚さの１０％以下であることが望ましい。ある特定の実施形態では、堆積表面に対する（一又は複数の）バーナの動きは、実質的に均一な厚さを有するスート層の生成を促進するように調節されうる。ある特定の実施形態では、（一又は複数の）バーナを、堆積表面の一方の側から他方へと往復させて、実質的に均一な厚さを有するスート層を堆積可能にする。バーナの火炎が堆積表面に直接接触する前の堆積表面の実質的に均一な温度は、ある特定の実施形態では、スート層の均一な局所スート密度を得るために重要でありうる。
【００４２】
堆積されたままの状態では、スート層は多孔質の層である。その後の処理において、スート層は、焼結及び圧密化されて、高密度ガラス層を形成する。焼結プロセスでは、スート層は、焼結温度まで加熱されて、多孔質のスート層内のスート粒子を圧密化し、圧密化されたガラス層を形成する。圧密化は、連続処理又はバッチ処理において生じうる。スートを圧密化するため、スート層は、スートを高密度化ガラスへと変換するのに十分な時間、十分に高い温度まで加熱される。当業者は、とりわけ、ガラスの組成、最終的なガラスの所望の品質、及びプロセスのスループットに応じて、適切な焼結温度及び焼結時間を決定することができる。例えば、高純度シリカのスートシートを焼結するためには、典型的には、焼結温度は、１０００℃〜２０００℃、ある特定の実施形態では１４００℃〜１６００℃であることが望ましい。典型的には当業者に知られているように、焼結段階の間に、スート層を形成するスート粒子は、より多くの化学結合を粒界に形成することができ、結果的に、より大きい連続した高密度化されたガラスネットワークを生じることができる。ある特定の実施形態では、焼結によって、空隙及び気泡を実質的に含まないガラス材料が得られることが望ましい。
【００４３】
圧密化されたスート層の厚さは、少なくとも１０μｍ、又は少なくとも２５μｍ、又は少なくとも５０μｍ、又は少なくとも１００μｍ、又は少なくとも２００μｍ、又は少なくとも３００μｍ、又は少なくとも５００μｍ、又は少なくとも１ｍｍ、又は少なくとも２ｍｍ、又は少なくとも５ｍｍ、又は少なくとも１０ｍｍ、又は少なくとも１５ｍｍ、又は少なくとも２０ｍｍ、又は１μｍ〜２５ｍｍの範囲、又は５μｍ〜２０ｍｍの範囲、又は１０μｍ〜１５ｍｍの範囲、又は１０μｍ〜１０ｍｍの範囲、又は１０μｍ〜５ｍｍの範囲、又は２５μｍ〜１ｍｍの範囲、又は５０μｍ〜５００μｍの範囲、又は５０μｍ〜２５０μｍの範囲、又は５０μｍ〜１２５μｍの範囲でありうる。
【００４４】
ある特定の実施形態では、スート層を焼結及び圧密化することによって形成される高密度ガラス層の少なくとも大部分が、高表面品質を有すること、すなわち、低い表面うねり、低い表面粗さを有し、かつ実質的に引っ掻き傷を含まないことが望ましい。幾つかの手法を、高品質表面を得るように適合させてもよい。例えば、露出面（高密度ガラス基板又は下地ガラス層と直接接触していない表面）が固体物体と接触することを回避しつつ、スート層を焼結する。露出面が固体物体に接触することを回避しつつ、ガス又は真空環境においてスート層を焼結することにより、表面欠陥を最小限に抑え、かつ、高品質表面を有するスート層からの高密度ガラス層の形成を容易にすることができると考えられる。さらには、焼結されたガラスの表面品質は、スート層の露出面上に導入された周囲粒子などの汚染物質の影響を受ける場合がある。よって、クリーンルームなどのクリーンな環境での焼結は、焼結されたガラス層の表面品質の改善に役立ちうる。
【００４５】
さまざまな加熱源を使用して、スート層を焼結及び圧密化に必要な温度に加熱することができる。例えば、電気抵抗加熱、誘導加熱、及びレーザ加熱を使用することができる。図２は、レーザ加熱源を使用する焼結及び圧密化を示している。複合構造４０は、高密度ガラス基板と、１つ以上のスート層とを含む。複合構造４０は、運搬され、焼結レーザ４５に曝露されて、焼結されていない領域５５に囲まれた焼結領域５０を形成する。焼結領域５０の幅は、焼結レーザ４５の運動又は位置決めを通じて、若しくは、システム内に複数の焼結レーザを含めることによって、制御されうる。図２に示される実施形態は、焼結レーザ４５に対する複合構造４０の運動を示している。他の実施形態では、焼結レーザ４５は、複合構造４０に対して相対的に運動する。複合構造４０及び焼結レーザ４５はいずれも、互いに逆方向に、異なる方向に、又は異なる速度で同じ方向に運動することができる。
【００４６】
レーザ焼結によって、基板と、隣接する圧密化された（一又は複数の）スート層との間、又は、多層構造の連続したスート層間の接着を改善することができる。焼結はまた、気泡を排除することによって、及び／又は、さらなるスートを堆積できる滑らかな表面を提供することによって、基板と、隣接する圧密化された（一又は複数の）スート層との接触面、又は、隣接する（一又は複数の）スート層間の接触面も改善することができる。表面の滑らかさは、算術的平均粗さＲａによって定量化することができる。粗さＲａは、表面の平均位置からの粗さ成分の変動（ピーク高さ及び谷深さ）の算術的平均偏差である。粗さＲａは、当技術分野で知られている表面粗さ計で測定することができ、表面の線形部分又は面部分に沿った平均として報告することができる。レーザ焼結によってもたらされる表面は、１．０ｎｍ未満、又は０．７５ｎｍ未満、又は０．５０ｎｍ未満、又は０．３５ｎｍ未満、又は０．２５ｎｍ未満、又は０．１５ｎｍ未満、又は０．１０ｎｍ未満、又は０．０５ｎｍ〜１．０ｎｍの範囲、又は０．０５ｎｍ〜０．７５ｎｍの範囲、又は０．０５ｎｍ〜０．５０ｎｍの範囲、又は０．０５ｎｍ〜０．２５ｎｍの範囲の粗さＲａを有しうる。
【００４７】
本明細書に記載される表面粗さが達成される領域は、レーザ焼結の間に（一又は複数の）レーザによってカバーされる領域と一致又はほぼ一致する。上に示したように、複数のレーザを使用して、レーザ焼結のカバー領域を増加させることができる。あるいは、単一のレーザ又は複数のレーザを、多層構造の表面に亘りラスタ走査又は横断させることで、焼結領域を増加させて、本明細書に記載される粗さを有する滑らかな表面の領域を拡張することができる。本明細書に開示される表面粗さを有する領域は、少なくとも０．０２ｍｍ２、又は少なくとも０．０５ｍｍ２、又は少なくとも０．１０ｍｍ２、又は少なくとも０．２５ｍｍ２、又は少なくとも０．５０ｍｍ２、又は少なくとも１ｍｍ２、又は少なくとも５ｍｍ２、又は少なくとも１０ｍｍ２でありうる。
【００４８】
さまざまなガラス材料の生産のニーズを満たすために、焼結及び圧密化の間の周囲雰囲気を、個別に独立して調整することができる。焼結の間のスート層の熱履歴は、スート層から形成される高密度ガラス層の厚さ、組成、組成物の均質性、物理的特性（屈折率、複屈折性など）、及び、物理的特性の均質性に影響を及ぼしうる。よって、均質な組成及び／又は特性が高密度ガラス層に所望される場合には、スート層は、焼結の間に実質的に均一な焼結温度に供されることが望ましい。誘導加熱、電気抵抗加熱、又はレーザ加熱は、実質的に均一な焼結温度を得るために有利に用いることができる。
【００４９】
焼結の間のスート層の露出面からの加熱源の距離は、０．５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲、又は１ｍｍ〜４５ｍｍの範囲、又は２ｍｍ〜４０ｍｍの範囲、又は３ｍｍ〜３５ｍｍの範囲、又は５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内ありうる。レーザ加熱は、１つ以上のレーザからスート層の表面へと１つ以上のレーザビームを方向づけることによって達成されうる。複数のレーザを、レーザのアレイ又はバンクとして使用及び配置して、例えばスート層の広範な領域の被覆を達成し、スート層の複数の領域を同時に焼結することができる。あるいは、広範な領域の被覆は、１つ以上のレーザをラスタ化することによって達成することができる。１つ以上のレーザは、所望の領域にわたる焼結及び圧密化を実現するために、スート層の表面（全体又は一部）を横断するように制御されたパターンで動かすことができる。各レーザの波長が特定のスート組成物について最適化された、異なる波長のレーザを用いてもよい。レーザは、集束していても集束していなくてもよい。スートの複数の層は、順番に又は同時に焼結されうる。レーザの波長又は焦点の深さは、スート層の表面下の領域、若しくは、高密度ガラス基板と該高密度ガラス基板から最も遠く離れたスート層との間に位置付けられた２以上のスート層の積層体における介在するスート層を焼結するように調整されうる。
【００５０】
ある特定の実施形態では、内部で焼結が行われる加熱チャンバを、Ｎ２、Ａｒ、Ｎｅ、それらの混合物などの不活性ガスで満たすことによって、熱伝達が改善され、かつ、装置の構成要素、スート層、該スート層から形成される高密度ガラス層、及び／又は高密度ガラス基板の酸化が防止される。
【００５１】
複合構造は、高密度ガラス基板上に１つ以上のスート層を堆積させることによって形成することができる。１つ以上のスート層は、同じ組成を有していても、異なる組成を有していてもよい。１つ以上のスート層の組成は、高密度ガラス基板の組成と同じであっても、異なっていてもよい。一実施形態において、高密度ガラス基板の組成は、スート層の組成よりも高い屈折率を有する。高密度ガラス基板は、例えば、導波管のコア層の組成を有していてよく、スート層は、導波管のクラッド層の組成を有していてもよい。別の実施形態では、高密度ガラス基板の組成は、スート層の組成よりも低い屈折率を有する。高密度ガラス基板は、例えば、導波管のクラッド層の組成を有していてよく、スート層は、導波管のコア層の組成を有していてもよい。
【００５２】
複合ガラス構造は、２つ以上のスート層を含んでいてもよい。該２つ以上のスート層を、高密度ガラス基板の同じ側に互いに順番に堆積して、組成が同じ又は異なっているスート層を有する多層構造を形成することができる。高密度ガラス基板は、例えば、導波管のクラッド層の組成を有していてよく、該高密度ガラス基板上に導波管のコア層の組成を有するスート層を堆積することができ、該導波管のコア層の組成を有するスート層の上に導波管のクラッド層の組成を有するスート層を堆積することができる。このような複合構造では、コア層の組成を有するスート層は、高密度ガラス基板又はクラッド層の組成を有するスート層よりも高い屈折率を有する。
【００５３】
一実施形態において、コア層の組成を有するスート層は、高密度ガラス基板上に堆積され、クラッド層の組成を有するスート層は、コア層の組成を有するスート層上に堆積される。別の実施形態では、クラッド層の組成を有するスート層は、高密度ガラス基板上に堆積され、コア層の組成を有するスート層は、クラッド層の組成を有するスート層上に堆積され、クラッド層の組成を有するスート層は、コア層の組成を有するスート層上に堆積される。クラッド組成を有する（一又は複数の）スート層は、コア組成を有するスート層よりも厚くなりうる。クラッド組成を有する（一又は複数の）スート層は、コア組成を有するスート層よりも、少なくとも５倍、又は少なくとも１０倍、又は少なくとも２５倍、又は少なくとも５０倍、又は少なくとも１００倍、又は５〜１００倍、又は１０〜１００倍、又は１０〜９０倍、又は２５〜７５倍、厚くなりうる。
【００５４】
あるいは、２つ以上のスート層が、高密度ガラス基板の異なる表面上に堆積されてもよい。異なる表面は、反対側の表面又は重ならない表面でありうる。高密度ガラス基板は、例えば、導波管のコア層の組成を有していてよく、導波管のクラッド層の組成を有する第１のスート層が、高密度ガラス基板の第１の表面上に堆積されてよく、導波管のクラッド層の組成を有する第２のスート層は、高密度ガラス基板の第２の表面上に堆積されてよく、ここで、第２の表面は、高密度ガラス基板が第１のスート層と第２のスート層との間に配置されるように、第１の表面と反対側の高密度ガラス基板の側にある。このような複合構造では、高密度ガラス基板は、２つの取り囲むスート層のいずれかよりも高い屈折率を有する。２つ以上のスート層は、高密度ガラス基板の２つ以上の表面の各々の上に堆積されてよい。
【００５５】
２つ以上のスート層が堆積される場合、すべてのスート層の堆積は、焼結及び圧密化の前に行うことができ、該すべてのスート層を焼結及び圧密化条件に同時に供することができる。あるいは、スート層の堆積と焼結及び圧密化とを入れ替えて行ってもよい。例えば、スート層を高密度ガラス基板上に形成し、焼結及び圧密化して、高密度ガラス層を形成することができ、１つ以上のさらなるスート層を、高密度ガラス層の上に堆積してもよい。該１つ以上のさらなるスート層は、次に、焼結及び圧密化することができ、その後に、さらなる追加的な１つ以上のスート層を堆積してもよい。
【００５６】
複合構造の焼結及び圧密化の後に形成される高密度化された層状構造（本明細書では層状ガラス構造とも称される）を、さらに加工してもよい。さらなる加工としては、スート層の乾燥（例えばＣｌ２を使用）、スート層へのドーピング、機械加工による所望の形状の形成、研磨、アニール、切断等を挙げることができる。さらなる加工には、延伸も含めることができる。該延伸プロセスでは、高密度化された層状構造は軟化するまで加熱され、次に、選択された延伸方向に延伸することによって薄肉化される。延伸の間、高密度化された層状構造は伸張され、かつ、冷却することによって再凝固する。延伸は、軟化した高密度化層状構造を引っ張るか又は他の方法で力を印加することによって、若しくは、軟化した高密度化層状構造を重力の作用下で薄肉化することによって、達成することができる。
【００５７】
高密度化された層状構造は、伸張されると薄肉化し、高密度ガラス基板及びスートから形成された１つ以上の高密度ガラス層における１つ以上の線形寸法（例えば厚さ、長さ、高さ）は縮小する。一実施形態において、高密度ガラス基板と１つ以上の高密度ガラス層の各々との相対的厚さ（又は他の対応する線形寸法）は依然として一定に保たれる。すなわち、高密度ガラス基板及び１つ以上の高密度ガラス層の各々の相対的厚さ（又は他の対応する線形寸法）間の比例関係は、延伸時に高密度化された層状構造が薄肉化されても、依然として同一に保たれる。一実施形態では、比例性は、延伸時に、２つの線形寸法（例えば、高さ（厚さに対応しうる）及び幅）において保持される。
【００５８】
図３は、高密度化された層状構造からの平坦な導波管の延伸を概略的に示している。高密度化された層状構造６０は、コア層６５、クラッド層７０、及びクラッド層７５を含む。高密度化された層状構造６０は、延伸加熱炉内に置かれ、軟化するまで加熱され、重力の作用下で及び／又は張力を利用した方法で最終寸法まで延伸されて、延伸された層状構造８０が形成される。
【００５９】
延伸プロセスによって、層状ガラス構造の厚さ（又は他の線形寸法）の制御が可能になる。例えば、導波管のコア及びクラッド層の厚さ（又は他の線形寸法）を、延伸プロセスを通じて制御することができる。延伸後の層状ガラス構造における層の厚さ（又は他の線形寸法）は、延伸前の層状ガラス構造における層の厚さ（又は他の線形寸法）の少なくとも０．１％、又は少なくとも１％、又は少なくとも２％、又は少なくとも５％、又は少なくとも１０％、又は少なくとも２０％、又は少なくとも４０％、又は少なくとも５０％、又は少なくとも６０％、又は少なくとも７５％でありうる。延伸後の層状ガラス構造における層の厚さ（又は他の線形寸法）は、延伸前の層状ガラス構造における層の厚さ（又は他の線形寸法）の０．０１％〜９９％の範囲、又は１％〜９５％の範囲、又は２％〜９０％の範囲、又は５％〜８５％の範囲、又は１０％〜８０％の範囲、又は２０％〜７０％の範囲、又は３０％〜６０％の範囲でありうる。
【００６０】
一実施形態において、高密度化された層状構造は、延伸方向に、ある線形寸法を有しており、この延伸プロセスによって、該線形寸法は、少なくとも５％、又は少なくとも１０％、又は少なくとも２５％、又は少なくとも５０％、又は少なくとも１００％、又は少なくとも２５０％、又は少なくとも５００％、又は１０％〜５００％の範囲、又は５０％〜２５０％の範囲で増加して、延伸された高密度化層状構造を形成する。延伸方向における延伸された高密度化層状構造の線形寸法は、延伸された高密度化層状構造の長さに対応しうる。延伸された高密度化層状構造の長さは、０．１ｍ超、又は０．３ｍ超、又は０．５ｍ超、又は１．０ｍ超、又は２．０ｍ超、又は０．１ｍ〜５．０ｍの範囲、又は０．２ｍ〜４．０ｍの範囲、又は０．５ｍ〜３．５ｍの範囲、又は１．０ｍ〜３．０ｍの範囲でありうる。延伸された高密度化層状構造はまた、延伸方向を横断する線形寸法も有する。延伸方向は、延伸された高密度化層状構造の長さに対応し、延伸方向を横断する方向は、延伸された高密度化層状構造の幅に対応しうる。延伸プロセスによって、延伸方向を横断する方向における高密度化層状構造の線形寸法に対する、延伸方向における高密度化層状構造の線形寸法を増加させることができる。延伸方向を横断する方向における延伸された高密度化層状構造の線形寸法に対する、延伸方向における延伸された高密度化層状構造の線形寸法の比は、少なくとも２．０、又は少なくとも３．０、又は少なくとも５．０、又は少なくとも１０、又は少なくとも１５、又は少なくとも２０、又は少なくとも２５でありうる。
【００６１】
延伸された高密度化層構造は、導波管として構成されてもよい。該導波管は、１つ以上の平坦な層を含みうる層状構造を含む。導波管構造は、２つ以上の平坦な層、又は３つ以上の平坦な層を含みうる。導波管構造は、各導波管積層体が２つのクラッド層間に挟まれたコア層を含む、２つ以上の導波管の積層体を画成する一連の層を含みうる。隣接する導波管積層体は、それらのそれぞれのコア層の間でクラッド層を共有していてもよく、あるいは、別々のクラッド層が、各導波管積層体に用いられてもよい。層の配列の例としては（配置順に）、クラッド−コア−クラッド−コア−クラッド…、又はクラッド−コア−クラッド−クラッド−コア−クラッド…、又はクラッド−コア−クラッド−コア−クラッド−コア−クラッド−クラッド−コア−クラッド…等が挙げられる。
【００６２】
本導波管は、特に、セラミック材料から形成された平坦な導波管にと比較して減衰損失が低いことを特徴とする。本導波管の１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲にわたる減衰損失は、０．５ｄＢ／ｍ未満、又は０．３ｄＢ／ｍ未満、又は０．１ｄＢ／ｍ未満、又は０．０５ｄＢ／ｍ未満、又は０．０１ｄＢ／ｍ未満である。
【００６３】
ある特定の実施形態では、高密度ガラス基板は平面を含み、その上にスート層が堆積される。ガラスは、スラブ（例えば矩形又は正方形のスラブ）として構成することができる。高密度ガラス基板は、任意の形状を加工して平面を含むようにすることによって形成されうる。一実施形態において、高密度ガラス基板は、平面を含むようにプリフォームを切断又は機械加工することによって、光ファイバプリフォームから形成される。当技術分野で知られているように、光ファイバプリフォームは、ベイトロッド上にシリカ系スートの１つ以上の層を堆積し、スートを圧密化して、光ファイバプリフォームを形成することによって作られる。堆積プロセスにおいて、シリカ系スートは、回転するベイトロッド上に堆積されて、略円筒形状を有する層状の多孔質スート体が形成される。多孔質スート体を形成する技法としては、ＯＶＤ（外部蒸着）、ＩＶＤ（内部蒸着）、及びＣＶＤ（化学蒸着）が挙げられる。層状の多孔質スート体の焼結及び圧密化により、高密度化されたガラス体、すなわち、光ファイバプリフォームが生成する（該光ファイバプリフォームから光ファイバへと延伸される）。光ファイバプリフォームは、シリカ又はシリカ系ガラスから製造することができ、また、組成の異なる複数の層を含むことで光ファイバ内への光の誘導に必要とされる屈折率プロファイルを提供することができる。
【００６４】
略円筒状の光ファイバプリフォームを切断して平面を形成することができる。一実施形態において、光ファイバプリフォームは、平面が設けられるように、該光ファイバプリフォームの軸方向に平行な方向に切断される。本明細書に先に記載される１つ以上のスート層のその後の堆積は、該平面上で行われうる。光ファイバプリフォームを切断して２つ以上の平面を形成することができ、スートの堆積は、該２つ以上の平面のうちの１つ以上の上で行うことができる。２つ以上の平面のうちの２つは、平行でありうる。光ファイバプリフォームを切断して矩形のスラブ又は正方形のスラブを形成してもよい。
【００６５】
光ファイバプリフォームから形成される高密度ガラス基板は、単一の平面又は複数の平面を有しうる。光ファイバプリフォームから形成される高密度ガラス基板は、１つ以上の平面と１つ以上の曲面とを有していてよく、スートの堆積は、該平面のうちの１つの上で行われる。一実施形態において、高密度ガラス基板は、２つの平面と、該２つの平面の間に延在する曲面とを有する。該２つの平面は平行でありうる。
【００６６】
図４〜８は、光ファイバプリフォーム基板からの層状ガラス構造の形成を示している。図４は、ハンドル１０５に取り付けられた光ファイバプリフォーム１００を示している。ハンドルは取り外され、光ファイバプリフォーム１００は、その軸方向に沿って切断されて、平面が形成される。図５に示される実施形態では、光ファイバプリフォーム１００は、半分に切断されて、高密度ガラス基板１１０及び１２０がもたらされる。該高密度ガラス基板１１０及び１２０は、それぞれ、堆積表面１１５及び１２５を有しており、さらなる処理のためにハンドル１３０が取り付けられている。
【００６７】
図６では、スートの層が高密度ガラス基板１１０上に形成される。スート粒子１４０は、スート発生デバイス１３５によって生成され、堆積表面１１５上に堆積して、スート層１４５を形成する。図６に示される実施形態では、スート発生デバイス１３５は、複数のバーナの線形アレイとして構成されている。図６に示される実施形態では、高密度ガラス基板は動いており、スート発生デバイス１３５は静止している。高密度ガラス基板１１０を複数回、スート発生デバイス１３５上で横断させることにより、所望の厚さを有するスート層を形成することができる。スート層１４５をさらなる処理に供してもよい。処置には、乾燥又はドーピングが含まれうる。
【００６８】
図７は、レーザ焼結を示している。スート層１４５を有する高密度ガラス基板１１０は、レーザ１５５を用いた焼結に供される。レーザ１５５は、スート層１４５を矢印が示す方向に横断して、スート層１４５を焼結層１５０へと変換する。焼結温度はレーザ１５５の出力を通じて制御することができ、焼結時間は、レーザ１５５がスート層１４５を横切る速度又はレーザ１５５がスート層１４５上を通過する回数によって制御することができる。焼結層１５０は高密度ガラス層である。
【００６９】
図８は、焼結層１５０上のさらなるスート層の堆積を示している。高密度ガラス基板１１０が、焼結層１５０上に堆積のためのスート粒子１６５を生成するスート発生デバイス１６０を横切って、スート層１７０が形成される。スート層１７０は、焼結層１５０と同じ又は異なる組成を有していてよい。スート層１７０は、高密度ガラス基板１１０と同じ又は異なる組成を有していてよい。一実施形態において、高密度ガラス基板１１０は、導波管のクラッド層の組成を有し、焼結層１５０は、導波管のコア層の組成を有し、スート層１７０は、導波管のクラッド層の組成を有する。堆積後、スート層１７０は、乾燥、ドーピング、又は焼結などのさらなる処理に供されてもよい。スート層１７０を焼結すると、その生成物は、高密度ガラス基板と２つのガラス層とを有する層状ガラス構造となる。
【００７０】
図９は、層状ガラス構造のさらなる加工工程を示している。層状ガラス構造は、クラッド層の組成を有する光ファイバプリフォームから形成された高密度ガラス基板から調製された。ドープされたコア層が高密度ガラス基板上に位置付けられ、クラッド層はドープされたコア層上に位置付けられる。２つの加工経路が示されている。１つの経路は、層状ガラス構造を平坦な矩形の形状へと機械加工し、次に延伸してコア及びクラッド層の厚さを調整し、平坦な導波管を提供する。第２の処理経路では、高密度ガラス基板を延伸して線形寸法を調整し、次に、任意選択的に機械加工して、平坦な矩形の形状を有する導波管を形成する。
【００７１】
層状ガラス構造から形成される導波管は、１つ以上の平面、又は２つ以上の平面、又は平面及び曲面を含みうる。一実施形態において、導波管は、矩形のコア層及び矩形のクラッド層を含む。別の実施形態では、導波管は、矩形のコア層と、曲面を有するクラッド層とを含む。さらに別の実施形態では、導波管は、矩形のコア層、矩形のクラッド層、及び曲面を有するクラッド層を含む。
【００７２】
他のプロセスを層状ガラス構造の形成に用いてもよい。一実施形態において、高密度ガラス基板及び１つ以上のスート層を有する２つ以上の複合構造は、本明細書に記載されるように別々に調製され、組み合わされて、層状ガラス構造を形成する。層状ガラス構造は、個別の複合構造を所定の順序で積み重ねて積層構造を形成し、その後に該積層構造を焼結及び加熱して、該層を一体化した構造へと融着することによって形成することができる。
【００７３】
図１０では、高密度ガラス基板２１０及びスート層２１５を有する複合構造２００を、高密度ガラス基板２２０及びスート層２２５を有する複合構造２０５と組み合わせて、積層構造を形成する。高密度ガラス基板２１０、高密度ガラス基板２２０、スート層２１５、及びスート層２２５のいずれの組成も、同一であっても、異なっていてもよい。ひとたび組み合わせられると、積層構造は焼結されてスート層２１５及びスート層２２５を圧密化し、かつ、融着されて、高密度ガラス基板２１０、高密度ガラス基板２２０、及び焼結層２３５の層を有する層状ガラス構造２４０が形成されうる。高密度ガラス基板２１０及び／又は高密度ガラス基板２２０が２つ以上のスート層を含む実施形態は、本明細書の範囲内にある。
【００７４】
熱融着は、加熱して層を結合することによって生じ、一体化した構造を作り出す。加熱は、加熱炉又は火炎内で行うことができる。あるいは、レーザを加熱に利用してもよい。一実施形態において、加熱は、真空加熱炉内で行われる。真空（又は減圧）条件は、気体の除去を促進し、層間に捕捉される気体の存在を最小限に抑える。
【００７５】
図１１は、層状ガラス構造を複合構造と組み合わせて積層構造を形成する代替的な実施形態を示している。層状ガラス構造３０５は、高密度ガラス基板３２０及び焼結層３２５を含む。複合構造３００は、高密度ガラス基板３１０及びスート層３１５を含む。高密度ガラス基板３１０、高密度ガラス基板３２０、スート層３１５、及び焼結層３２５のいずれの組成も、同一であっても、異なっていてもよい。ひとたび組み合わせられると、積層構造は焼結されてスート層３１５を圧密化し、かつ、融着されて、高密度ガラス基板３１０、高密度ガラス基板３２０、及び焼結層３３５の層を有する層状ガラス構造３４０が形成されうる。層状ガラス構造３０５が焼結層３２５に加えて１つ以上のスート層を含む実施形態が本明細書の範囲内にあるように、高密度ガラス基板３１０が２つ以上のスート層を含む実施形態は、本明細書の範囲内にある。
【００７６】
図１２は、２つの層状ガラス構造を組み合わせて積層構造を形成するさらなる実施形態を示している。層状ガラス構造４０５は、高密度ガラス基板４２０及び焼結層４２５を含む。層状ガラス構造４００は、高密度ガラス基板４１０及び焼結層４１５を含む。高密度ガラス基板４１０、高密度ガラス基板４２０、焼結層４１５、及び焼結層４２５のいずれの組成も、同一であっても、異なっていてもよい。ひとたび、層状ガラス構造４０５及び層状ガラス構造４００が組み合わせられると、積層構造は融着されて、高密度ガラス基板４１０、高密度ガラス基板４２０、及び焼結層４３５の層を有する層状ガラス構造４４０が形成されうる。高密度ガラス基板４１０及び／又は高密度ガラス基板４２０が、焼結層４１５又は焼結層４２５に加えて１つ以上のスート層を含む実施形態は、本明細書の範囲内にある。
【００７７】
図１０〜１２に示されるプロセスは、３つ以上の複合構造、層状ガラス構造、又はそれらの組合せの組合せへと拡張可能である。
【００７８】
さらなる実施形態では、層状ガラス構造は、本明細書に記載される少なくとも１つの複合構造又は層状ガラス構造を、別のプロセスによって形成された少なくとも１つのガラス層と組み合わせて、積層構造を形成する工程、及び、該積層構造を加熱してスート層を焼結及び圧密化し、積層体を融着して層状ガラス構造を形成する工程によって、製造又は提供される。ガラス層を製造するための独立した方法には、ＯＶＤ（外部蒸着）、ＩＶＤ（内部蒸着）、ＶＡＤ（気相軸付）又は直接的なプロセスが含まれる。直接的なプロセスには、ガラス構成物質の粉末を混合し、加熱して焼結及び圧密化し、冷却してガラスを形成するプロセスが含まれる。
【００７９】
図１３は、複合構造又は層状ガラス構造の形成とは無関係である、ガラス層の形成を示している。ガラス層は、スートプリフォームが通常のプロセス（例えば火炎加水分解、火炎燃焼）によって形成される、ＯＶＤ法によって形成される。スートプリフォームは、組み合わせられる（一又は複数の）複合又は層状ガラス構造の層と同じであっても、異なっていてもよい、組成を有する。スートプリフォームは、脱水され（例えばＣｌ２で）、焼結及び圧密化されて、ブランクを形成しうる。当技術分野で知られているように、ＯＶＤ（又はＩＶＤ又はＶＡＤ）プロセスの温度は、焼結及び圧密化がスートの堆積の時点で起こるように制御することができる。あるいは、スートの堆積を行う温度は、焼結温度未満に維持され、別個の焼結工程が行われてもよい。ブランクを切断することで、所望の寸法を有するガラス層が形成される。図１４は、３つの層を有する層状ガラス構造を形成するための本明細書に従う複合又は層状ガラス構造を有するガラス層のアセンブリを示している。次に、３層のガラス構造を加熱して、層を焼結（必要な場合）及び融着して、導波管が形成される。図１４に示されるように、一実施形態において、独立プロセスによって形成されるガラス層は、層状ガラス構造のクラッド層（図１４に示す最外層）に対応し、複合構造又は層状ガラス構造（図１４に示す中心層）は、層状ガラス構造のコア層に対応しうる。
【００８０】
特に明記しない限り、本明細書に記載されるいかなる方法も、その工程が特定の順序で行われることを要すると解釈されることは全く意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程が従うべき順序を実際に記載していない場合、又は、その工程が特定の順序に限定されるべきであることが特許請求の範囲又は明細書に他に明記されていない場合、特定の順序が推定されることは全く意図されていない。
【００８１】
例証される実施形態の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざまな修正及び変形がなされうることは、当業者にとって明白であろう。例証される実施形態の精神および実体を取り込んだ、本開示の実施形態の修正、組合せ、部分組合せ、及び変形は、当業者に想起されうることから、本明細書は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内のすべてを含むものと解釈されるべきである。
【００８２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００８３】
実施形態１
平坦な層状ガラス構造を製造する方法において、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第１のスート層を高密度ガラス基板上に含む、複合構造を形成する工程、
前記第１のスート層を圧密化することを含む、前記複合構造から層状ガラス構造を調製する工程、及び
前記層状ガラス構造を延伸方向に沿って延伸して、延伸方向の第１の寸法と該延伸方向と交差する方向の第２の寸法とを有する延伸された層状ガラス構造を形成する工程であって、前記第２の寸法に対する前記第１の寸法の比が少なくとも３．０であり、前記圧密化された第１のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、少なくとも１０μｍの厚さを有する、工程
を含む、方法。
【００８４】
実施形態２
前記第１のスート層が、少なくとも２５０μｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００８５】
実施形態３
前記第１のスート層が、少なくとも１ｍｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００８６】
実施形態４
前記第１のスート層が、少なくとも１０ｍｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００８７】
実施形態５
前記第１のスート層が、１００μｍ〜１０ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００８８】
実施形態６
前記第１のスート層が、１５０μｍ〜４ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００８９】
実施形態７
前記第１のスート層が、２５０μｍ〜２ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９０】
実施形態８
前記高密度ガラス基板が、光ファイバプリフォームから形成されることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９１】
実施形態９
前記光ファイバプリフォームが、円筒形状を有することを特徴とする、実施形態８に記載の方法。
【００９２】
実施形態１０
前記高密度ガラス基板が、平面を含むように前記光ファイバプリフォームを加工することによって形成されることを特徴とする、実施形態８に記載の方法。
【００９３】
実施形態１１
前記第１のスート層が前記平面上に堆積されることを特徴とする、実施形態１０に記載の方法。
【００９４】
実施形態１２
前記光ファイバプリフォームが曲面を含むことを特徴とする、実施形態１１に記載の方法。
【００９５】
実施形態１３
前記高密度ガラス基板が曲面及び平面を含み、前記第１のスート層が前記平面上に堆積されることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９６】
実施形態１４
前記圧密化工程が、前記第１のスート層を少なくとも１０００℃の温度まで加熱する工程を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９７】
実施形態１５
前記加熱する工程が、前記第１のスート層をレーザに曝露する工程を含むことを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
【００９８】
実施形態１６
前記圧密化された第１のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、少なくとも１００μｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００９９】
実施形態１７
前記圧密化された第１のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、少なくとも５００μｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１００】
実施形態１８
前記圧密化された第１のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、少なくとも５ｍｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１０１】
実施形態１９
前記圧密化された第１のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、少なくとも１５ｍｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１０２】
実施形態２０
前記圧密化された第１のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、１０μｍ〜５０ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１０３】
実施形態２１
前記圧密化された第１のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、１００μｍ〜２５ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１０４】
実施形態２２
前記圧密化された第１のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、２５０μｍ〜２５ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１０５】
実施形態２３
前記圧密化された第１のスート層が、少なくとも１ｍｍ２の面積にわたって０．５０ｎｍ未満の平均表面粗さＲａを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１０６】
実施形態２４
前記圧密化された第１のスート層が、少なくとも０．５０ｍｍ２の面積にわたって０．２５ｎｍ未満の平均表面粗さＲａを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１０７】
実施形態２５
前記圧密化された第１のスート層が、少なくとも０．２５ｍｍ２の面積にわたって０．１０ｎｍ未満の平均表面粗さＲａを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１０８】
実施形態２６
前記延伸工程が、前記層状ガラス構造の線形寸法を少なくとも２５％増加させることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１０９】
実施形態２７
前記延伸工程が、前記層状ガラス構造の線形寸法を少なくとも１００％増加させることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１１０】
実施形態２８
前記延伸工程が、前記層状ガラス構造の線形寸法を１０％〜５００％増加させることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１１１】
実施形態２９
前記延伸工程が、前記層状ガラス構造の線形寸法を５０％〜２５０％増加させることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１１２】
実施形態３０
前記延伸された層状ガラス構造が、少なくとも０．１ｍの長さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１１３】
実施形態３１
前記延伸された層状ガラス構造が、少なくとも０．３ｍの長さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１１４】
実施形態３２
前記延伸された層状ガラス構造が、少なくとも１．０ｍの長さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１１５】
実施形態３３
前記延伸された層状ガラス構造が、０．１ｍ〜５．０ｍの範囲の長さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１１６】
実施形態３４
前記延伸された層状ガラス構造が、０．２ｍ〜４．０ｍの範囲の長さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１１７】
実施形態３５
前記延伸された層状ガラス構造が、１．０ｍ〜３．０ｍの範囲の長さを有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１１８】
実施形態３６
前記第２の寸法に対する前記第１の寸法の比が少なくとも５．０であることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１１９】
実施形態３７
前記第２の寸法に対する前記第１の寸法の比が少なくとも１０であることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１２０】
実施形態３８
前記延伸された層状ガラス構造が、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲にわたって０．５ｄＢ／ｍ未満の減衰を有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１２１】
実施形態３９
前記延伸された層状ガラス構造が、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲にわたって０．１ｄＢ／ｍ未満の減衰を有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１２２】
実施形態４０
前記延伸された層状ガラス構造が、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲にわたって０．０５ｄＢ／ｍ未満の減衰を有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１２３】
実施形態４１、
前記高密度ガラス基板がシリカ系ガラスを含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１２４】
実施形態４２
前記第１のスート層が、ドーパントを有するシリカ系ガラスを含むことを特徴とする、実施形態４１に記載の方法。
【０１２５】
実施形態４３
前記ドーパントが希土類元素を含むことを特徴とする、実施形態４２に記載の方法。
【０１２６】
実施形態４４
前記ドーパントを有するシリカ系ガラスが、Ａｌ、Ｇｅ、又はＴｉを含むことを特徴とする、実施形態４３に記載の方法。
【０１２７】
実施形態４５
前記高密度ガラス基板が、純粋なシリカガラスを含むことを特徴とする、実施形態４４に記載の方法。
【０１２８】
実施形態４６
前記複合構造が、前記第１のスート層に直接接触した、少なくとも１００μｍの厚さを有する第２のスート層をさらに含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１２９】
実施形態４７
前記第２のスート層が、少なくとも１ｍｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態４６に記載の方法。
【０１３０】
実施形態４８
前記第１のスート層が、前記第２のスート層よりも高い屈折率を有することを特徴とする、実施形態４６に記載の方法。
【０１３１】
実施形態４９
前記第１のスート層が、前記高密度ガラス基板よりも高い屈折率を有することを特徴とする、実施形態４８に記載の方法。
【０１３２】
実施形態５０
前記調製工程が、前記第２のスート層を圧密化する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態４６に記載の方法。
【０１３３】
実施形態５１
前記圧密化された第２のスート層が、前記延伸された層状ガラス構造において、少なくとも２５μｍの厚さを有することを特徴とする、実施形態５０に記載の方法。
【０１３４】
実施形態５２
前記圧密化された第２のスート層が、前記高密度ガラス基板と同じ組成、かつ前記第１のスート層とは異なる組成を有することを特徴とする、実施形態５１に記載の方法。
【０１３５】
実施形態５３
前記第２のスート層が、シリカ系ガラスを含み、前記第１のスート層が、ドーパントを有するシリカ系ガラスを含むことを特徴とする、実施形態５２に記載の方法。
【０１３６】
実施形態５４
前記複合構造が、前記第２のスート層に直接接触した第３のスート層をさらに含むことを特徴とする、実施形態４６に記載の方法。
【０１３７】
実施形態５５
前記第２のスート層が、前記第１のスート層及び前記第３のスート層よりも高い屈折率を有することを特徴とする、実施形態５４に記載の方法。
【０１３８】
実施形態５６
前記複合構造が、前記第３のスート層と接触した１つ以上のスート層をさらに含むことを特徴とする、実施形態４６に記載の方法。
【０１３９】
実施形態５７
前記複合構造が、前記第１のスート層と反対側の前記高密度ガラス基板の表面上に堆積される、第２のスート層をさらに含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１４０】
実施形態５８
前記調製工程が、前記圧密化された第１のスート層上に第２のスート層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１４１】
実施形態５９
前記調製工程が、前記第２のスート層を圧密化する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態５８に記載の方法。
【０１４２】
実施形態６０
前記圧密化された第２のスート層上に第３のスート層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態５９に記載の方法。
【０１４３】
実施形態６１
前記第２のスート層上に第３のスート層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態５８に記載の方法。
【０１４４】
実施形態６２
前記延伸された層状ガラス構造が、平坦な構成を有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【０１４５】
実施形態６３
層状ガラス構造を製造する方法であって、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第１のスート層を第１の高密度ガラス基板上に含む、第１の複合構造を形成する工程、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第２のスート層を第２の高密度ガラス基板上に含む、第２の複合構造を形成する工程、及び
前記第１のスート層を前記第２のスート層と接触させることを含む、前記第１の複合構造及び前記第２の複合構造を積層することによって積層構造を形成する工程
を含む、方法。
【０１４６】
実施形態６４
前記積層構造を圧密化する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態６３に記載の方法。
【０１４７】
実施形態６５
層状ガラス構造を製造する方法であって、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第１のスート層を第１の高密度ガラス基板上に含む、第１の複合構造を形成する工程、
前記第１のスート層を圧密化することを含む、前記第１の複合構造を圧密化する工程、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第２のスート層を第２の高密度ガラス基板上に含む、第２の複合構造を形成する工程、及び
前記圧密化された第１のスート層を前記第２のスート層と接触させることを含む、前記圧密化された第１の複合構造及び前記第２の複合構造を積層することによって積層構造を形成する工程
を含む、方法。
【０１４８】
実施形態６６
前記積層構造を圧密化する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態６５に記載の方法。
【０１４９】
実施形態６７
層状ガラス構造を製造する方法であって、
少なくとも１００μｍの厚さを有する第１のスート層を第１の高密度ガラス基板上に含む、第１の複合構造を形成する工程、及び
前記第１のスート層上にガラス層を積層することによって積層構造を形成する工程
を含む、方法。
【０１５０】
実施形態６８
前記積層構造を圧密化する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態６７に記載の方法。
【０１５１】
実施形態６９
第１のクラッド層、
前記第１のクラッド層上のコア層、及び
前記コア層上の第２のクラッド層
を含む導波管であって、
前記第１のクラッド層、前記コア層、及び前記第２のクラッド層のうちの少なくとも１つが、少なくとも０．１ｍの長さを有する平坦な層として構成され、かつ、
前記導波管が、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲にわたって０．５ｄＢ／ｍ未満の減衰を有する、
導波管。
【０１５２】
実施形態７０
前記平坦な層が、少なくとも０．５ｍの長さを有することを特徴とする、実施形態６９に記載の導波管。
【０１５３】
実施形態７１
前記平坦な層が、少なくとも１．０ｍの長さを有することを特徴とする、実施形態６９に記載の導波管。
【０１５４】
実施形態７２
前記平坦な層が、０．１ｍ〜５．０ｍの範囲の長さを有することを特徴とする、実施形態６９に記載の導波管。
【０１５５】
実施形態７３
前記導波管が、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲にわたって０．１ｄＢ／ｍ未満の減衰を有することを特徴とする、実施形態６９に記載の導波管。
【０１５６】
実施形態７４
前記平坦な層が前記コア層であることを特徴とする、実施形態６９に記載の導波管。
【０１５７】
実施形態７５
前記第１のクラッド層、前記コア層、及び前記第２のクラッド層のうちの少なくとも２つが、少なくとも０．１ｍの長さを有する平坦な層として構成されることを特徴とする、実施形態６９に記載の導波管。
【符号の説明】
【０１５８】
１０  平坦な導波管
１５，２５  クラッド層
２０  コア層
４０  複合構造
４５  焼結レーザ
５０  焼結領域
５５  焼結されていない領域
６０  高密度化層状構造
６５  コア層
７０，７５  クラッド層
８０  延伸された層状構造
１００  光ファイバプリフォーム
１０５  ハンドル
１１０，１２０  高密度ガラス基板
１１５，１２５  堆積表面
１３０  ハンドル
１３５  スート発生デバイス
１４０  スート粒子
１４５  スート層
１５０  焼結層
１５５  レーザ
１６０  スート発生デバイス
１６５  スート粒子
１７０  スート層
２００，２０５  複合構造
２１０，２２０  高密度ガラス基板
２１５，２２５  スート層
２３５  焼結層
２４０  層状ガラス構造
３００  複合構造
３０５  層状ガラス構造
３１０，３２０  高密度ガラス基板
３１５  スート層
３２５，３３５  焼結層
３４０，４００，４０５，４４０  層状ガラス構造
４１０，４２０  高密度ガラス基板
４１５，４２５，４３５  焼結層
【図１】
2018531863.tif 000004
【図２】
2018531863.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018531863.tif 000010
【図８】
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【図９】
2018531863.tif 000012
【図１０】
2018531863.tif 000013
【図１１】
2018531863.tif 000014
【図１２】
2018531863.tif 000015
【図１３】
2018531863.tif 000016
【図１４】
2018531863.tif 000017
【国際調査報告】
2018531863.tif 000018
2018531863.tif 000019
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