[发明专利]偏振光折变性玻璃

说明书

优先权

本申请是以下申请的部分继续申请，要求以下申请的优先权：发明人Nicholas F.Borelli和Joseph F.Schroeder III在2008年1月29日提交的美国专利申请第12/011,736号，以及发明人Nicholas F.Borelli，Joseph F.Schroeder III和Thomas P.Seward III分别于2008年12月18日和2009年1月16日提交的美国申请第12/337920号和第12/355004号。本申请，U.S.12/011,736，U.S.12/337920和U.S.12/355004一起转让给康宁股份有限公司(Corning Incorporated.)。

技术领域

本发明涉及同时具有偏振和光折变性质的玻璃组合物，以及由该组合物制备的制品。具体来说，本发明的玻璃组合物使得人们可以制造具有以下性质的玻璃制品：使得同一个玻璃元件充分结合了偏振性质和衍射性质。

背景技术

在本文中，光折变效应表示通过光照和随后的热处理会引起折射率变化。人们经常将其称为“光热效应”，以便将此效应与经典的光折变效应区别开，所述经典的光折变效应包括光引发的非线性光学材料内电荷的重新分布，产生内电场，所述内电场由于光学非线性现象造成局部的折射率变化。

衍射元件可以用于很多种领域。例如，衍射光学元件可以用于显示器中的滤光、光束成形和聚光，安全，防护，度量，成像和电信应用。

一种特别有用的衍射光学元件是布拉格光栅。布拉格光栅是通过在透明材料中对折射率进行周期性的调制而形成的。这种效果的有效的应用是布拉格光栅，所述布拉格光栅反射那些波长能够满足布拉格相匹配条件的光，而透射其它波长的光。布拉格光栅可以特别有效地用于通信用途，例如人们已经在复用/解复用应用中将布拉格光栅用作选择性反射过滤器；以及在色散补偿应用中用作波长相关的脉冲延迟装置。

布拉格光栅通常是通过使得光敏性(光折变)材料对具有周期性强度的辐射图案曝光而制得。人们已经采用了许多的光敏材料；但是，只有很少的光敏材料能够同时满足所需的性能和成本的结合。例如，人们已经在掺杂锗的氧化硅玻璃光纤中记录了布拉格光栅，尽管这种光栅相对坚固，但是光纤的几何结构以及所述材料的高熔点使得这些光栅不适于许多的光学体系。人们还在光折变晶体，例如铁掺杂的铌酸锂中记录了布拉格光栅。这些滤光器具有很窄的带过滤性能，但是以下性能较差：热稳定性低，在紫外区内不透明，并且在记录之后对可见辐射敏感。

常规的非偏振光由许多电场和磁场随机取向的波组成，但是每种波的电场和磁场互相正交。如果所有的电场互相平行，从而所有的磁场也互相平行，则光为线性偏振的。认为常规的光是两种偏振态即水平偏振和垂直偏振的组合，由电场的方向决定的。从另一方面来说，所有的光都是电磁波，这意味着光是一种波，其电场在一个平面内上下振动，而磁场在与电场垂直的平面内上下振动。这些平面交叉的交线是波传播的轴线。偏振器能够使得具有特定取向的电场的光从中通过。

在使用光纤、特别是单模光纤的通迅中，偏振器的应用是很重要的。单模光纤实际上可以输送具有正交取向的模态。具有圆形对称芯的光纤无法区分这两种线性偏振；由于它们功能相等，无法区别，因此发生衰退。如果光纤的圆形对称性是完美的偏振，对通信的影响会非常小。但是，由于光纤不是完美对称的，两种偏振模态会经历不同的条件，以不同的速度沿着光纤传播。由此导致所谓的“偏振模态色散(polarization modedispersion)”，在高性能系统中，这种现象可能会造成一些问题。因此，希望仅有单独偏振态的光传输通过光纤。