Optical waveguides obtained by swift-ion irradiation on silica (a-SiO2)

Optical Waveguides Fabricated by Ion Implantation/Irradiation: A Review Optical Waveguides Fabricated by Ion Implantation/Irradiation: A Review

“…The Ar 4+ -implanted waveguides exhibited an step-like distribution, while the N 3+ -implanted ones showed a "well" region with increased refractive index near the surface of the glass coming from the electronic energy deposition and a "barrier" layer with decreased refractive index inside the glass, due to the nuclear energy deposition. Similarly, Manzano et al (Manzano et al, 2010) reported the preparation of planar optical waveguides in silica (a-SiO 2 ) by means of swift heavy-ion irradiation (F 3+ at 5 MeV, Cl 6+ at 20 MeV), confirming that for SHI the refractive index enhancement is strongly correlated with the electronic stopping power. The importance of this glass stems from its availability, low optical absorption, near-zero thermal expansion, low dielectric losses and good chemical inertness that makes it one of the most widely used material for photonics applications, including commercial fibers for information technologies (Devine et al, 2000).…”

“…and Er 3+ -doped telluride glass (Berneschi et al, 2007b), achieving unprecedented control over the refractive index changes of the substrate. Moreover, irradiation with swift heavy ions have been also used to produce waveguides in a wide number of materials, like LiNbO 3 (Olivares et al, 2005b(Olivares et al, , 2007bChen, 2009b;Dong et al, 2011a), KGW (García-Navarro et al, 2006), KLTN (Ilan et al, 2006), BGO , Nd:YAG (Ren et al, 2010a(Ren et al, , 2011a, Nd:GdCOB (Ren et al, 2011b), a-SiO 2 (Manzano et al, 2010), c-SiO 2 (Manzano-Santamaría et al, 2012) and chalcogenide glasses , allowing a fast fabrication of high-quality waveguides. In this section we briefly review the fabrication and properties of ion implanted waveguides in various materials, emphasizing the most recent results.…”

“…In this respect, it has been shown that a controlled damage can be generated by selecting the type of ion and its mass, energy and fluence, obtaining a micro-processing of crystals with a degree of accuracy, flexibility and efficiency well beyond the current state of the art. The optical waveguides produced with this method are both an end in itself (Caballero et al, 2005;Olivares et al, 2005bOlivares et al, , 2007cGarcía-Navarro et al, 2006;Manzano et al, 2010) and a mean that allows the precise study of several fundamental aspects of the generation and accumulation of electronic damage García-Navarro et al, 2007;Rivera et al, 2010a;García et al, 2011).…”

Estudios atomísticos de la respuesta a la irradiación de materiales ópticos con aplicación en plantas de fusión nuclear

“…Las trazas han sido estudiadas mediante numerosas técnicas experimentales y son más fáciles de observar en materiales cristalinos que en materiales amorfos. [25][26][27][28][29][30] Aun así, en el caso de la sílice se ha estudiado mediante medidas ópticas y de transmisión y reflexión, respectivamente, la formación de centros de color o defectos que aumentan la opacidad de la lente en determinadas longitudes de onda, 28,31 y los cambios en la constante dieléctrica atribuibles a cambios de densidad del material. 32 Las observaciones experimentales se han analizado mediante modelos fenomenológicos, [33][34][35][36][37][38][39][40] especialmente mediante modelos térmicos 35,41 que predicen las variaciones de temperatura debidas a la irradiación para inferir efectos en el material.…”

“…Por otro lado, la sílice irradiada con iones en régimen de alta excitación electrónica está presente en otras aplicaciones y áreas de trabajo como la fotónica, en la fabricación de guías de onda, en el que se aprovecha la formación de una capa con distinto índice de refracción, 31 y que también se ha visto para otros materiales como el niobato de litio; 72,73 la síntesis de membranas porosas, a partir de la irradiación y posterior grabado con ataque químico, estudiado en polímeros, aislantes cristalinos y vidrios, como sílice, [74][75][76][77][78][79] niobato de litio 80 y alúmina, 77 que pueden ser usadas como catalizadores o moldes que al ser rellenados con metales o semiconductores se extraen filamentos, cables o tubos que se pueden usar como emisores de campo. 75 Además, la irradiación iónica en régimen de alta excitación electrónica se utiliza en mecanismos de nanoelectrónica como puntos cuánticos o cátodos de emisión de campo, irradiando carbono amorfo; 79,81 métodos de implantación de iones que con posteriores tratamientos térmicos pueden formar nanopartículas; 79,82 en el tratamiento y almacenamiento de residuos nucleares, para conocer y estudiar los daños de los materiales cerámicos que protegerán estos residuos; 83,84 el análisis de materiales procedentes del espacio y el desarrollo de los vehículos espaciales; 85,86 en el estudio del comportamiento de distintas células fabricando micro-patrones en materiales como el silicio mediante la irradiación; 87 en medicina como método de diagnosis y tratamiento de enfermedades, planteados como sustituto de los electrones y los rayos X; 88,89 y estudios conducentes a mejoras de mantenimiento y vida útil de los materiales 1,13,32,90,91 .…”