Оптические планарные волноводы на основе стеклообразных материалов и фотофизические явления в них тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Государственное предприятие ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР «Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова»

, 1

На правах рукописи УДК 535.212:621.372.8:666.22

НИКОНОРОВ Николай Валентинович

ОПТИЧЕСКИЕ ПЛАНАРНЫЕ ВОЛНОВОДЫ НА ОСНОВЕ СТЕКЛООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В НИХ

01.04.05 — оптика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 1996

2 .9 АПР 1395

Государственное предприятие ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР "Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова'

На правах рукописи УДК 535.212:621.372.8:666.22

НИК0Н0Р0В НИКОЛАЯ ВАЛЕНТИНОВИЧ

ОПТИЧЕСКИЕ ПЛАКАТНЫЕ ВОЛНОВОДЫ НА ОСНОВЕ СТЕКЛООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В НИХ

01.04.05 - ОПТИКА

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена в научно-исследовательском и технологическом институте оптического материаловедения ВНЦ "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова"

Официальные оппоненты:

- Лауреат Государственной премии СССР, академик РАИН, доктор химических наук, профессор Карапетян Г.О.

- доктор физико-математических наук Агеев А.Н.

- доктор физико-математических наук Бережной A.A.

Ведущая организация: Научный центр

Волоконной оптики Института Общей Физики РАН

Защита состоится "У "июня 1996 года в ^^ час. на заседании специализированного совета Д 105.01.01 ВНЦ "ГОИ им. С.И.Вавилова" (199034, Санкт-Петербург, Биржевая линия, д.12). С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан апр-еля 1996 года

Ученый секретарь Специализированного совета ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова", доктор технических наук

А.И.Степанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Одним из актуальных направлений в интегральной оптике является создание волноводных структур, элементов и устройств на основе оксидных стекол. Перспективность этого направления определяется такими качествами оксидных стекол как высокая однородность, малые потери, стабильность и воспроизводимость характеристик, низкая стоимость, простая технология синтеза стекол и волноводов на их основе, возможность создания волноводных структур в широком оптическом и спектральном диапазоне. Важным достоинством оксидных стекол является также бесконечное разнообразие сочетаний волноводных параметров, достигаемое путем изменения химического состава и структуры стекла. Кроме того, оксидные стекла (лазерные, фогохромные, магнитооптические и т.д.) могут выполнять активные функции со световыми потоками.

Одним из простых и распространенных методов создания волноводов на стеклах является низкотемпературный ионный обмен, который позволяет сохранять высокое оптическое качество поверхности стекла и получать волновода с рекордно низкими потерями. Для создания волноводных структур, элементов и устройств методом ионного обмена в качестве стекол-подложек чаще всего используются промышленные оптические стекла, входящие в коммерческие каталоги, или технические стекла. Следует отметить, что из всего большого ассортимента стекол оптических каталогов (каталог фирмы SCHOTT насчитывает 238 марок оптических бесцветных стекол, OHARA - 250, HOYA - 205, CORNING -79, ГОИ им. С.И.Вавилова - 120) только единицы используются для создания ионообменных волноводов (ВК7, Coming 0211, К8). При этом сарактеристики даже у этой немногочисленной группы стекол далеко не отвечают требованиям интегральной оптики. Использование традиционных промышленных оптических и технических стекол ограничивает диапазон варьирования оптических свойств волноводов и области их применения, хоскольку эти материалы создавались для задач, не относящихся к штегральной оптики и, тем более, ионообменной технологии.

Таким образом, по аналогии с волоконной оптикой, для создания юлноводов с нужными параметрами необходима специальная разработка ювых стекол с разнообразными стеклообразущими матрицами, которые югут обеспечить необходимые характеристики при оптимальной •ехнологии. Анализ публикаций у нас в стране и за рубежом указывает на >тсутствие такой идеологии. Для решения этих проблем требуется

проведение комплексных материаловедческих исследований, включающих изучение природа формирования волноводов на стеклах, создание новых технологий получения волноводов и методов диагностики, изучения физико-химических свойств волноводов и фотофизических процессов в них, исследование воздействия на волноводные структуры различных внешних факторов. Однако на сегодняшний день эти вопросы пока не решены. Таким образом, создание нового направления, связанного с оптическим материаловедением волноводов на стеклах, является актуальной и перспективной научной проблемой.

Цель и задачи работа

Целью работы явилось создание нового перспективного направления, связанного с разработкой физических основ формирования оптических градиентных волноводов на оксидных стеклах и изучением в них фотоиндуцированных процессов.

Основные задача работы:

- Изучение механизмов и создание физических моделей формирования показателя преломления пленарных волноводов на стеклах, стеклокристаллических и поликристаллических материалах при низкотемпературном ионном обмене.

- Исследование физико-химических свойств пленарных ионообменных волноводов на оксидных стеклах, стеклокристаллических и поликристаллических материалах.

- Разработка новых методов формирования оптических волноводныз структур на стеклах и новых методов их диагностики.

- Изучение фотоиндуцированных процессов в волноводных структурах а объеме стекол, создание физических моделей и использование их для оптической записи информации и голограмм.

- Разработка новых ионообменных стекол для оптических волноводов.

- Разработка новых оптических волноводных элементов на основе фоточувствительных стекол и керамик, а также технологий из получения.

Научная новизна

Выполненная работа является одним из первых комплексны: исследований по изучению физико-химических свойств волноводнш структур на основе стеклообразных материалов, созданию физически: моделей формирования показателя преломления волноводов щи

низкотемпературном ионном обмене, изучению фотоиндуцированных процессов в волноводах и использованию их для оптической записи информации, разработке идеологии создания новых ионообменных передающих и активных стекол для интегральной оптики и созданию на базе втих представлений новых оптических волноводных элементов. В ходе исследований большинство результатов получено впервые:

1. Изучен механизм формирования показателя преломления в силикатных, фосфатных, и германатных стеклах, сит аллах, а также галогенсодалитовых керамиках при низкотемпературном обмене щелочных катионов. Создана физическая модель изменения объема стекла при низкотемпературном ионном обмене. Создана физическая модель формирования показателя преломления волноводов при низкотемпературном ионном обмене, учитывающая как изменение состава и структуры стекла, так и возникающие в процессе обмена диффузионные напряжения.

2. Обнаружено и исследовано влияние низкотемпературного ионного обмена на физико-химические свойства поверхности стекла и волноеодов: оптическую однородность, микротвердость, термостойкость, оптическую прочность, люминесценцию, фото- и термостимулированную экзоэлектронную эмиссию, фоточувствительность, скорость распространения ультразвуковых волн, изменение валентного и координационного состояния примесных ионов.

3. Обнаружены и исследованы новые эффекты в ионообменных волноводах: пьезодихроизм, градиент фоточувствительности, ориентация микрокристаллов в поле диффузионных напряжений.

1. Исследованы активные характеристики волноводов:

- получено усиление на длине волны 1.06 мкм в пленарных волноводах на лазерных силикатных стеклах, активированных неодимом;

- реализован эффект фотоиндуцированного изменения поглощения в волноводах на основе гомогенных и гетерогенных фотохромных стекол и галогенсодалитовых фотохромных керамик;

- реализован эффект вращения плоскости поляризации (эффект Фарадея) в ионообменных волноводах на основе магнитооптических стекол.

>. Обнаружены и исследованы новые явления взаимодействия излучения со стеклом:

- изменение оъема стекла и возникновение механических напряжений при генерации радиационных дефектов;

- нелинейное окрашивание фотохромных стекол под действием излучения длинноволнового видимого и ближнего ИК диапазонов. Предложена

физическая модель этого явления, состоящая в двух- и трехфотонноы кооперативном размножении центров окраски.

- фототэрыорефрактивный эффект в силикатных стеклах (изменение показателя преломления в результате фототермоиндуцируеыой кристаллизации стекла). На основе атого аффекта показана возможность записи объемных фазовых голограмм в стекле.

6. Исследована фотоиндуцированная генерация второй гармоники в объеме свинцово-силикатных и свинцово-германатных стекол. Изучено влияние состава стекла на эффективность генерации второй гармоники.

7. Обнаружена интерференция волвоводных мод одинаковой поляризации в ионообменных волноводах на стеклах с малым уровнем рассеяния. На основе этого эффекта впервые показана возможность записи волноводных голограмм - запись межмодовой интерференции в одном лазерном пучке.

Практическая значимость работы

Практическая значимость работы определяется как рядом разработанных новых ионообменных стекол, методов формирования волноводов и оптических элементов, методов их диагностики, так и формулированием новых направлений в технологии создания элементов интегральной оптики и оптоэлектороники. К основным практическим результатам относятся:

1. Сформулирован новый подход к формированию волноводных структур не основе стекол, стеклокристаллических (ситаллы) I поликристаллических (галогенсодалитовые керамики) материалов зг счет напряжений, возникающих при низкотемпературном ионном обмене. Сформулированы требования, предъявляемые к ионообменным стеклам до интегральной оптики. На базе этих представлений впервые в мирово! практике разработан новый класо оптических материалов "ионообменные стекла для интегральной оптики", обеспечиваний широкий спектр функциональных возможностей волноводов.

2. Разработана ионообменная технология и созданы градиентные волновод на основе бесцветных стекол:

силикатных (боросиликатных, кальциевосиликатных, цинково силикатных, лантаносшшкатных, свинцовосиликатных, титано силикатных, циркояосиликатных, цирконониобиевосшшкатных, цирконо германиевосиликатных, ниобиевогерманосиликатных);

- фосфатных (алшосиликофосфатных, алшониобиевофосфатных, алгмо цирконосиликофосфатных, алшогерманофоофатных, алшоцинково

фосфатных, галловольфрамофосфатных, галлоцинковофосфатных, магниевофосфатных, ниобиевофосфатных, ниобиевовольфрамофосфатных, ниобиевогаллофосфатных, ниобиевогаллогерманофосфатных); - германатных (титаногерманатных, алзсмогерманатных).

3. Разработана ионообменная технология и созданы градиентные волноводы на основе активных стекол: лазерных, фотохромных, мультихромных, электрохромных, магнитооптических, стекол, легированных полупроводниковыми микрокристаллами (СсБ, СйЯ^е^, СсВе). Созданы градиентные волноводы на основе фотохромных керамик. Формирование волноводов на активных стеклах изменило идеологию в интегральной оптике, рассматривающую первоначально стекла только, как передающие оптические материалы.

4. Разработаны новые методы формирования волноводных структур: газотермический метод обработки поверхности и радиационно-стимулированный ионный обмен. Метод газотермической обработки позволяет формировать волноводные структуры на бесщелочных стеклах, а также стеклах практически непригодных для ионного обмена.

5. Разработан новый рефрактометрический метод измерения показателя преломления оптических материалов на основе резонансной спектроскопии волноводных мод.

6. Предложен метод контроля оптической однородности волноводов на основе интерференции волноводных мод.

7. Сформулирован новый подход к созданию пространственных и поляризационных селекторов волноводных мод за счет образования радиационных дефектов в стеклах и керамиках. Созданы пространственные и поляризационные волноводные селекторы. Эти устройства позволяют проводить селекцию мод с любыми номерами, поляризациями или их комбинациями, а также могут многократно перестраиваться.

8. Разработаны основы ионообменной технологии повышения порогов оптического пробоя поверхности стекла, термостойкости и микротвердости, предельной мощности накачки лазерных элементов.

9. Разработан новый подход к формированию рельефных периодических дифракционных структур и оптических элементов с поверхностями второго порядка за счет изменения объема стекла в результате ионного обмена и (или) фототермоиндуцированной кристаллизации.

10. Разработан новый подход к записи объемных фазовых голограмм в стеклах за счет изменения показателя преломления в результате фототермоиндуцированной кристаллизации стекла. В объеме

фототерморефрактивных стекол зашсаны высокоэффективные голограммы с пространственными частотами 100-3000 мм и высокой угловой селекцией (единицы угловых минут).

11. Показана возможность использования фототермоиндуцированной кристаллизации стекла для создания оптических градиентных элементов.

12. Создана база данных на ГОШ и каталог "Стеклообразные материалы для интегральной оптики". База данных и каталог являются первыми в мировой практике обобщением и систематизацией составов и физико-химических свойств передающих и активных ионообменных стекол, технологий получения волноводных структур, физико-химических характеристик волноводов, включая активные. База данных и каталог представляют собой справочно-информационный материал для инженеров и конструкторов интегрально-оптических элементов, устройств, схем.

На защиту выносятся:

1. Разработанная физическая модель формирования показателя преломления волноводных структур при низкотемпературном обмене щелочных катионов в силикатных, фосфатных и германатных стеклах, ситаллах и галогенсодалитовых оптических керамиках, учитывающая как изменение состава и структуры стеклообразных материалов, так и действие диффузионных напряжений.

2. Результаты комплексных исследований влияния ионного обмена на акустические, эмиссионные, фотохимические и люминесцентные свойства стекла, оптическую прочность, микротвердость, термостойкость и оптическое качество поверхности стекла. Разработка ионообменных методов повышения микротвердости, термостойкости и оптической прочности поверхности стекла.

3. Разработка новых методов формирования волноводных структур и оптических элементов на стеклах, а также методов диагностики:

- газотермический метод формирования волноводных структур на стеклах, заключающийся в увеличении показателя преломления поверхности стекла за счет внедрения азота в стекло;

- метод создания пространственных и поляризационных селекторов волноводных. мод за счет образования радиационных дефектов в стеклообразных материалах;

- метод создания рельефных периодических дифракционных структур за счет изменения объема стекла при ионном обмене и (или)

фототермоиндуцированной кристаллизации;

- рефрактометрический метод измерения показателя преломления оптических материалов на основе резонасной спектроскопии волноводных мод;

- метод контроля оптической однородности волноводов на основе интерференции волноводных мод.

4. Обнаруженные ноше фотофизические явления в объеме стекол и волноводах и результаты их исследований:

- изменение объема стекла и возникновение механических напряжений при генерации радиационных дефектов;

- нелинейное окрашивание фотохромных стекол и волноводов под действием излучения длинноволнового видимого и ближнего ИК диапазонов. Разработанная физическая модель этого явления, заключающаяся в "кооперативном размножении центров окраски" и представляющая собой процесс "цепной реакции", где сенсибилизаторами выступают продукты первоначальной фотохимической реакции - центры окраски, инициируемые предварительным УФ излучением;

интерференция волноводных мод одинаковой поляризации в градиентных пленарных волноводах на стеклах с малым уровнем рассеяния. Предложенный метод записи волноводных голограмм на основе этого эффекта;

- фототерморефрактивный эффект - изменение показателя преломления при фототермоиндуцированной кристаллизации стекла. Разработка физических основ записи объемных фазовых голограмм в стекле за счет этого эффекта.

5. Разработка нового класса оптических материалов - "ионообменные стекла для интегральной оптики" и создание на их основе градиентных оптических волноводов.

Таким образом в настоящей работе сформулировано и развито новое гаучное направление - оптическое материаловедение пленарных фадкентных волноводов на оксидных стеклах. Существенной особенностью »того направления является взаимосвязанный переход от новых явлений и физических моделей к новым материалам, технологиям и оптическим )лементам. Это подразумевает установление механизмов формирования юлноводных структур при низкотемпературном ионном обмене, изучение ювых явлений при взаимодействии оптического излучения со стеклом, исследование и сопоставление оптических, физико-химических свойств и

активных характеристик в объеме стекол и волноводах, формулирование на базе этих представлений требовании!! к стеклам для интегральной оптики. Эти исследования явились фундаментом для создания нового класса оптических материалов - "ионообменные стекла для интегральной оптики", разработки новых технологий формирования и методов исследования волноводных структур, создания принципиально новых элементов интегральной оптики.

Личный вклад автора ,

Все вошедшие оригинальные результаты получены либо самим автором, либо при его непосредственном участии.

Апробация работа

Основные результаты диссертационной работы докладывались на Международных, Всесоюзных и региональных конгрессах, конференциях, совещаниях, симпозиумах, семинарах, в том числе: V, VI, VII, VIII Всес. конф. по нерезонансному взаимодействию оптического излучения о веществом (Ленинград-1981, Паланга-1984, Ленинград-1988, 1990); III, IV, V, VI Всес. конф. "Оптика лазеров" (Ленинград-1982, 1984, 1986, 1990); Vlltñ, Vlllth International Conferences "Ьавег Optics" (St.Petersburg-1993, 1995); V Всес. совещании по радиационной физике и химии ионных кристаллов (Рига-1983); Всео. симпозиуме "Релаксационные явления в неорганических стеклах (Тбилиси-1984); Всес. семинаре "Интегральная оптика, физические основы, приложения" (Новосибирск-1984); VIII, IX Всес. Феофиловском симпозиуме по спектроскопии кристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных металлов (Свердловск-1985, Леяииград-1990); V, VI Всес. ков$. по голографии (Рига-1985, Витебск-1990); II Всес. совещании-семинаре "Механизмы релаксационных процессов в стеклообразных системах" (Улан-Удэ-198Б); VI, VII Всео. симпозиумах "Оптические и спектральные свойства стекол" (Рига-1986, Ленинград-1989); Всес. kobJ. "Физические процессы в светочувствительных системах на основе солей серебра" (Кемерово-1986); VIII, IX Всес. совещании по стеклообразному состоянию (Ленинград-1986, Савкт Петербург-1995); IX Всес. кои£. по физической химии и электрохимии ионных расплавов и твердых электролитов (Свердловск-1987); III, IV Всес. коаф. "Цроблемы оптической памяти" (Ереван-1987, Телави-1990); I Всес. ковф. по оптической обработке информации (Ленинград-1988); Xlllth, XlVth, XVth International

Conferences on Coherent and Nonlinear Optics (Minsk-1988, Lenlngrad-1991, St.Petersburg-1995); Всес. семинаре "Лазерная техника и технология" (Вильнюс-1988); V Всес. конф. "Бессеребряные и необычные фотографические процессы" (Суздаль-1986); VII Всес. совещании "Кристаллические оптические материалы" (Ленинград-1989); XVth, XVIth International Congress on Glass (Lenlngrad-1989, Madrid, Spain-1992); VII Всес. кон£. по радиационной физике и химии неорганических материалов (Рига-1989); Всес. конф. "Строение, свойства и применение фосфатных, фторидных и халькогенидных стекол" (Рига-1990); Всес. семинаре "Фосфатные материалы" (Апатиты-1990); Всес. конф. "Оптическое изображение и регистрирующие среда" (Ленинград-1990); Всес. семинаре "Вопросы прикладной голографии" (Тбилиси-1990); VIII Региональном семинаре "Оптические и оптоэлектронные метода и устройства обработки информации" (Краснодар-1990); I Региональной конф. республик Средней Азии и Казахстана "Радиационная физика твердого тела" (Самарканд-1991); XV Всес. конф. "Акустоэлектроника и физическая акустика твердого тела" (Ленинград-1991); I Всес. конф. по интегральной оптике (Укгород-1991); IVth European Congrese on Optics "GlasB for Optoelectronics", EC04 (The Hague, The NetherlandB-1991); X Международном симпозиуме по экзоэлектронной эмиссии (Свердловск-1992); Ilnd, Illth International Soviet Fiber Optics and Telecommunications Conference, ISFOC-92, 93 (St.Petersburg- 1992, 1993); Vlth European Conference on Integrated Optics (Neuchatel, Switzerland-1993); International Conference on Holography, Correlation Optics, and Recording Materials (Chernivtsy, Ukralne-1993); Ilnd International Conference of the European Society of Glass Science and Technology (Venice, Italy-1993); IVth European East-West Conference on Materials and Process (St.Petersburg-1993); XXVth Annual Boulder Damage Symposium "Laser-Induced Damage in Optical Materials" (Boulder, Colorado, USA-1993); International Symposium "Nonconventional Optical Imaging Elements" (Rokosowo, Poland-1993); Международном симпозиуме "Прикладная Оптика-94", (Санкт-Петербург, 1994); Internanlonal Symposium OE/LASE'94 (Los Angeloe, California, USA-1994); International Symposium on Optical Engineering in Aerospace Sensing (Orlando, Florida, USA-1994); International Symposium on Optics, Imaging, and Instrumentation (San Diego, California, USA-1994); Международной научно-практической конференции "Оптика. Стекло. Лазер-95" (Санкт-Петербург, 1995); International Symposium on Optoelectronic, Mlcrophotonic, and Laser Technologies, Photonics

West'95 (San Jose, California, üSA-1995); 97th Annual Meeting of the American Ceramic Society (Cincinnati, Ohio, ÜSA-1995); international Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference, CLEO/QELS'95 (Baltimore, Maryland, ÜSA-1995); International Conference "Gradient-Index Optics In Science and Engineering", GRIN'95 (Warsaw, Poland-1995); International Symposium "Glass & Optical Materials Division Fall Meeting" (New Orleans, Louisiana, ÜSA-1995).

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 200 работах, в том числе: 105 статей в отечественных и зарубежных изданиях, 85 в трудах Международных и отечественных конгрессов, конференций, совещаний и симпозиумов, 9 авторских свидетельств и I патенте на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, девяти глав, приложения, заключения, списка цитируемой литературы (290 наименований) и основных публикаций автора (ИЗ наименований). Диссертация изложена на 372 страницах машинописного текота, содержит 169 рисунков и 27 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении дано краткое изложение рассмативаемой проблемы, обоснована актуальность темы и сформулирована цель работы. Приведены основные положения, выносимые на защиту, отражена научная и практическая значимость полученных результатов, а также 1фатко изложено содержание диссертации.

Глава I. "Пханарвыа ионообменные волновода на стеклах -современное состояние". Первая грава представляет собой краткий обзор литературы современного состояния и развития оптического материаловедения пленарных волноводах структур на основе стеклообразных материалов.

. В разделе I.I приводится анализ оптических материалов, используемых в интегральной оптике и делается вывод о преимуществах стекол и перспективах их применения для создания волноводах элементов и устройств.

В разделе 1.2 рассмотрен метод низкотемпературного ионного обмена

для формирования пленарных волноводов на стеклах. Приведен анализ ионов-диффузантов с точки зрения получения волноводных структур. Отмечено, что волноводные структуры на основе ионов серебра имеют низкую оптическую стойкость, а производство волноводов с использованием ионов таллия оильно токсично. Сделан вывод о том, что наиболее перспективными можно считать ионы щелочных металлов (литий, натрий, калий, рубидий, цезий), позволяющие получать волноводы с низкими потерями.

В разделах 1.3 - 1.5 приведен анализ "передающих" и "активных" стекол, используемых для создания волноводов методом ионного обмена, рассмотрены оптические характеристики и активные свойства волноводов, а также разнообразные фотоиндуцированные процессы в них (усиление света, нелинейное изменение показателя преломления и поглощения, фотоиндуцированная генерация второй гармоники и т.д.). Очень часто для создания волноводов используются промышленные оптические стекла, входящие в коммерческие каталоги, и очень редко для этих задач применяются специально синтезированные стекла. Характеристики промышленных передающих и активных стекол не отвечают требованиям интегральной оптики и ионообменной технологии. Это приводит к тому, что использование промышленных стекол заметно ограничивает диапазон изменения оптических и активных характеристик волноводов, а также сдерживает области их применения. На основании этого сделан вывод о том, что необходима разработка специального класса оптических материалов - "ионообменные стекла для интегральной оптики". В свою очередь, для создания такого класса материалов необходимо проведение широкого комплекса материаловедческих исследований.

В результате обзора сформулированы выводы, определившие основные направления исследований диссертационной работы.

Глава 2. "Метода формирования и исследования волноводов".

В разделе 2.1 рассмотрены традиционные методы создания пленарных волноводов на стеклах, стеклокристаллических и поликристаллических материалах, а также описаны новые методики. В качестве основного метода формирования волноводов использовался низкотемпературный ионный обмен (НИО). В этом случае температура ионообменной обработки ниже температуры стеклования (ТДИф<Г8). Такой режим обработки позволял сохранять хорошее оптическое качество поверхности стекла и получать волноводы с низкими потерями (0.1-0.2 дБ/см). Использовались ионы-диффузанты: Ы+, Ыа+, К+, НЬ+, Св+, А^, Си.+

Следует отметить, что существуют такие стекла, состав и структура которых не позволяют формировать волновода традиционным методом ШО. К ним, например, относятся бесщелочные стекла, а также ультра- и метафосфатные стекла. В настоящей работе был разработан новый метод формирования волноводных структур на таких стеклах. Метод заключается в обработке поверхности стекла в газовой среде аммиака. В результате этого происходит внедрение азота в матрицу стекла и замещение им кислорода. Такой процесс приводит к увеличению показателя преломления (ПП) и формированию 1Г-волноводного слоя.

В разделе 2.2. рассмотрены метода исследования волноводных структур. Основной методический прием, который использовался в работе, - сопоставление физико-химических свойств объемных материалов со свойствами волноводной структуры и поверхности. Таким образом можно было ответить на.вопрос, что происходит с материалом при переходе его из "объема" в "волноводную конфигурацию", как и насколько изменяются его физико-химические свойства при использовании различных технологий.

В работе были использованы традиционные метода исследования физико-химических свойств волноводов и поверхности стекол (волноводная рефрактометрия, поляризационно-оптические метода, атомно-абсорбционная спектрофотометрия, электронная спектроскопия и микроскопия, микрозондовый анализ). Для получения новой информации о физико-химических свойствах волноводов были привлечены методы, которые ранее в интегральной оптике не применялись (ЭПР-спектроскопия, ультразвуковая диагностика, фото- и термостимулировавная екзозлектронная эмиссия, спекл-интерферометрия, метода "микротвердости", "термоудара" и люминесценции, метод радиактивных индикаторов). Кроме того, в работе был разработан ряд новых методик.

Обнаружена и исследована интерференция волноводных мод одинаковой поляризации в градиентных волноводах с низким уровнем рассеяния. Это явление обусловлено взаимодействием соседних волноводных мод на поверхности волновода и наблюдается, когда угловая расходимость лазерного излучения сравнима с разностью резонансных углов возбуждения волноводных мод. Рассеивающие центры на поверхности волновода (рельефный и трещиноватый слои) выполняют роль центров "декорирования", с помощью которых можно наблюдать результат интерференции. Контраст интерференционной картины зависит от толщины рассеивающего слоя, а период интерференции зависит от номеров возбуждаемых мод и определяется разностью их эффективных ПП:

На основе этого эффекта разработана методика контроля состояния дефектного поверхностного слоя. Кроме того, метод интерференции использован для определения эффективных Ш волновода. Точность определения ПП составляет Б «Ю-6.

Разработан новый метод измерения Ш оптических материалов при использовании резонансного возбуждения пленарного волновода. Суть метода заключается в следующем: призма с неизвестным ПП (Пр) приводится в контакт с пленарным оптическим волноводом с известным модовым спектром - г^ (эталоном). Измеряя резонансный угол возбувдения волноводной моды (ф^) и зная угол призмы при основании (А), можно определить ПП призмы с помощью формулы (вариант I):

V "ИВА ^4 2пт*совА'в1пФт +

Угол А можно исключить. В этом случае используют пленарный волновод с двумя известными значениями эффективных ПП волноводных мод - п^, и п^ (тА) и измерения производят для двух резонансных углов ф^ и (вариант 2). Точность определения ПП в первом варианте составляет -1*10"^, во втором варианте -ЫСГ3. На базе двух вариантов разработано и создано измерительное устройство, позволяющее оперативно (экспресс-контроль) измерять ПП оптических материалов в широком оптическом (п= 1.5-3.0) и спектральном (от УФ до ИК) диапазонах.

Разработан метод изгиба тонкой пластины для определения величины и знака диффузионных напряжений при НИО. Этот метод позволяет регистрировать возникновение и релаксацию напряжений в процессе ионного обмена и таким образом контролировать протекание химической реакции непосредственно в расплаве солевой ванны.

Глава 3. "Механизмы формирования показателя преломления ионообменных волноводов на стеклах". Создание новых ионообменных стекол и волноводов для интегральной оптики невозможно без изучения природы формирования волноводных структур. Поэтому одним из основных этапов работы явилось исследование механизмов формирования ПП волноводов при НИО и создание физической модели.

В разделе 3.1 приведен краткий аналитический обзор работ по механизмам изменения ПП при ионном обмене. В случае высокотемпературного ионного обмена (Тд^:^) механизмы формирования ПП хорошо изучены и на сегодняшний день уже построены обобщенные модели этих процессов. В случае НИО, когда стуктура стекла находится в неравновесном состоянии, вызванном незавершенностью релаксационных

процессов, изучение механизмов изменения ПП и создание физических моделей находится только на начальной стадии.

В разделе 3.2. приведены результаты определения величины и профиля (эпюры) диффузионных напряжений. Измерение напряжений проводилось тремя независимыми способами: методом резонансного возбуждения волноводных мод, поляризационно-оптическим методом и методом изгиба тонкой пластины. Установлено, что величина напряжений при НИО в зависимости от состава и структуры стекла, а также режимов диффузионной обработки может достигать больших величин о- О.Б-3 ГПа.

В разделах 3.3 и 3.4 рассмотрена роль диффузионных напряжений в формировании ПП при НИО. Введено понятие макро- и микронапряхений, рассмотрены отличительные особенности и их отдельные вклады в общее изменение ПП.

Макронапряжения возникают на макроуровне в результате взаимодействия слоя, который хочет изменить свой объем, с незатронутой диффузией подложкой или в результате взаимодействия соседних слоев с разными объемами, т.е. за счет градиента изменения объема. Изменение объема ионообменного слоя происходит в результате различия радиусов обменивающихся ионов. Так например, при обмене К^ (ионный

радиус Ка+- 0.98 8, КГ1" - 1.33 8) в диффузионном слое возникают сжимающие напряжения, а в подложке растягивающие. Характерной чертой макронапряжений является их анизотропия: для пленарной конфигурации напряжения лежат в плоскости ионообменного слоя и отсутствуют в направлении перпендикулярном этой плоскости (свободное расширение). Макронапряжения приводят за счет эффекта фотоупругости к анизотропному изменению ПП (Дп^^) и возникновению двойного лучепреломления (бп) в волноводах. Анизотропный прирост Ш является частью общего прироста ПП (Ап) и во многих случаях в зависимости от состава стекла и типа ионов-диффузантов вносит заметный вклад (~60Я) в общий прирост ПП.

Микронапряжения - напряжения, возникающие на микроуровне в результате взаимодействия иона-диффузанта с ближайшим своим окружением. При замене щелочных ионов разного радиуса в процессе НИО жесткий каркас стекла препятствует установлению равновесного объема щелочного компонента и приводит к уменьшению деформации ионообменного слоя и, следовательно, к уменьшению макронапряжений. Таким образом, окружение "инородного" щелочного иона и каркас стеклообразователя будут деформированы по отношению к своим равновесным состояниям. Поскольку подобное взаимодействие локализовано на расстояниях оравнимых с атомными, мы назвали характеристику этого взаимодействия

"напряжениями ближнего порядка" или "микронапряжениями". Знаки и направления микронапряжений различны для щелочной компоненты и сетки стеклообразователя, таким образом результирующее действие микронапряжений изотропно.

В разделе 3.5 приведены результаты исследований механизмов изменения объема стекла при НИО. На основании экспериментальных данных по изменению объема стекла при НИО и результатов расчета, выполненных в рамках теории упругости, сделан вывод о том, что в процессе диффузии происходит существенная релаксация напряжений и имеет место не только упругая деформация, но и пластическая, приводящая к изменению формы диффузионного слоя. В общем случае объем стекла при НИО изменяется вследствие действия двух механизмов. При относительно низких температурах изменение взаимного положения частиц, приводящее к изменению объема стекла, происходит без преодоления потенциальных барьеров, и является результатом только упругого взаимодействия ионов-даффузантов, вошедших в стекло, со своим окружением. Вследствие этого достигаемые при НИО величины изменеия объема не зависят от температуры проведения диффузии. При приближении температуры диффузии к Тд частицы стекла получают возможность смещаться, преодолевая потенциальные барьеры. Такие термически активированные смещения определяют процесс релаксации объема, приводящий в пределе к достижению стеклом объема, соответствующего стеклу, синтезированному традиционным способом (к равновесному значению).

В разделе 3.6 приведены результаты исследований связи химического состава диффузионного слоя с его оптическими параметрами. В общем виде эта связь в значительной мере определяется диффузионными напряжениями и процессами их релаксации.

В разделах 3.7 и 3.8 рассмотрена физическая модель формирования ПП при НИО и приведены результаты расчетов ПП, выполненные в рамках этой модели. В общем случае изменение ПП стекол при НИО определяется действием трех механизмов:

1. ПП при НИО изменяется за счет изменеия состава стекла - АПд. В этом случае различие поляризуемостей обменивающихся ионов приводит к изменению рефракции стекла.

2. ПП при НИО изменяется за счет действия макронапряжений - АПдщд.

В этом случае различие радиусов обменивающихся ионов и градиент изменения объема приводят к изменению ПП за счет эффекта фотоупругости.

3. ПП при НИО изменяется за счет изменеия структур! стекла.

Причиной такого изменения являются микронапряжения. Микронапряжения приводят в трем последствиям:

1)- к деформации электронных оболочек иона-диффузанта и соответственно к изменено поляризуемости иона-диффузанта -Д%;

2)- к деформации частиц окружения иона-диффузанта и соответственно к изменен» их поляризуемости -Апокр;

3) -к изменению объема стекла (объем ионообменного стекла меньше объема равновесного стекла такого же состава) и соответственно к изменеию объемной концентрации частиц -Ап^.

Использование перечисленных трех механизмов дает возможность не только построить качественную картину изменения Ш при НИО, но и позволяет объяснить характерные особенности этого процесса и провести количественные расчеты изменения ПП:

Ап= % + %ac + + ^окр +

Так например, для L1+ <-* обмена Дп^* +320»Ю-4, Апшс= +80*10-4, An¿ + AnQKp= -110*10 , АПа= -130«Ю-4 (при отсутствии микронапряжений АПщ^« +240 »Ю-4 и АПо= -380И О"4). В итоге суммарный ПП положителен и составляет Ап= 1б0«10~*. Расчеты, выполненные для разных стеклообразных материалов (силикатных и фосфатных стекол, ситаллов, галогенсодаштовых оптических керамик) и различных пар обменивающихся ионов (М^/К*, Na+/K+, Na+/Rb+, Na+/Cs+), согласуются с экспериментом, и показывают пригодность этой физической модели для практического использования. Таким образом, созданная модель описывает совокупность экспериментальных данных по формированию ПП поверхностных слоев стекла при НИО и может быть основой для разработки ионообменных стекол и пленарных волноводов. Определяющая роль напряжений в формировании волноводных слоев при НИО позволяет выработать новый подход к созданию стекол для интегральной оптики.

Глава 4. "Влияние ионообменной обработка на фвзако- химические свойства поверхности стекол н волноводов". Диффузионная обработка приводит не только к изменению оптических характеристик поверхности, но и к изменению других физико-химических свойств стекол. Поэтому для разработки новых ионообменных отекол необходимо изучение влияния диффузионной обработки на физико-химические ствойства поверхности. Четвертая глава представляет результаты таких исследований.

В разделе 4.1 рассмотрено влияние ионного обмена на оптическое

качество поверхности стекол. Исследования с помощью спекл-интерферометрии показали, что обработка стекла К8 в расплаве ЮЮ3 «-> ¿) при малых временах (О.Б-4 ч) в области малых температур (Тдаф= 350-450°С) не изменяет оптического качества поверхности стекла и позволяет получать волноводы о наименьшими потерями (а= 0.1 дБ/см). Увеличение температуры (приближение к Т^) или времени диффузии ведет к ухудшению качества поверхности и возрастанию потерь (а> О.Б ДБ/см). Основная причина такого изменения - релаксация напряжений, приводящая к развитию рельефного и трещиноватого слоя на поверхности стекла. На основе этих экспериментов были оптимизированы режимы обработки, ионы-диффузанты и составы стекол, с целью получения волноводов с малыми потерями.

В разделе 4.2 приведены результаты исследований влияния ионного обмена на оптическую прочность поверхности. Использовалось излучение одномодового импульсного лазера на АИГ:Ш.3+ (Я= 1.06 мкм, длительность импульса 30 не, энергия в импульсе I Дж, диаметр пятна облучения 30 мкм). Обнаружено, что низкотемпературная обработка стекла К8 в расплаве Ш)3 приводит к повышению порогов оптического пробоя поверхности в 2 раза по сравнению с исходной поверхностью. Увеличение порогов пробоя вызвано удалением поглощащих включений в процессе обработки поверхности. В случае обмена N8* ** сжимающие диффузионные напряжения приводят к уменьшению размеров трещин в поверхностном слое стекла и стабилизации порогов пробоя во времени, т.е. происходит очищение и "консервация" поверхности.

Обработка стекла К8 в расплаве НаШ3 приводит к понижению порогов оптического пробоя в 1.5-2.6 раза по сравнению с исходным стеклом. Уменьшение порогов обусловлено увеличением размеров микротрещин за счет возникновения растягивающих напряжений в случае обмена <-> Иа^ и интенсивному накоплению в них поглощащих включений во времени.

Обработка стекла К8 в расплаве АфГОз приводит к понижению порогов оптического пробоя в 10-20 раз по сравнению с исходным стеклом. Такое резкое уменьшение порогов пробоя связано с тем, что часть серебра в поверхностном слое, несмотря на обмен ионов (Ыа+,К+)С «-*• ¿8+р, находится в восстановленном состоянии, и пробой происходит на поглощащих включениях коллоидного серебра

Таким образом диффузионная обработка приводит к существенному изменению оптической прочности поверхности стекла. Этот факт надо принимать во внимание при создании волноводов (пороги оптического пробоя К^-диффузионных волноводов в 20-40 раз превышают пороги

¿¿¡^-волноводов) и использовании их в условиях высоких плотностей мощности (например, волноводных усилителей, нелинейных элементов и т.д.).

В разделах 4.3 и 4.4 приведены результаты исследований влияния ионного обмена на микротвердость и термостойкость. Создание сжимающих диффузионных напряжений в поверхностном слое стекла (например, в случае НИО ♦*» к£) приводит к повышению микротвердости (ДНк= 0.3-0.6 ГПа), а растягивающих (обмен «-► Ыа£) - к понижению (АН^= -0.2 ГПа). Вклад изменения состава в этом случае мал. При высокотемпературном ионном обмене, в условиях релаксации напряжений, микротвердость диффузионного слоя приближается к микротвердости равновесного стекла. В этом случае основной вклад в изменение микротвердости дает изменение состава стекла.

Создание сжимающих диффузионных напряжений приводит к увеличению термостойкости (ОТ) стекла в 2-7 раз по сравнению с исходной (для определения термостойкости использовалась методика термоудара). Так например, исходная термостойкость ниобиевофосфатного стекла составляла СТ- 35°С, а после НИО (Иа* «-» К^) ОТ- 235°С. Повышение термостойкости методом НИО может быть использовано для повышения термической прочности (0) и предельной мощности накачки (Р) лазерных элементов. Так например, эксперименты по упрочнению лазерных элементов на основе неодамового ниобиевофосфатного стекла показали, что до ионообменной обработки 0= 20 Вт/м и Р= 0.4 Вт, а после НИО 0= 130 Вт/м и Р= 2.6 Вт. Таким образом, НИО может явиться перспективной технологией для повышения предельной мощности накачки лазерных элементов на основе стекол и в том числе волноводных.

В разделах 4.5-4.7 представлены результаты исследований влияния ионного обмена на акустические и эмиссионные свойства поверхности стекол, валентное и координационное состояние примесных ионов.

Так например, НИО (Иа* «-» к£) уменьшает скорость поверхностной ультразвуковой волны (УЗВ). На изменение скорости поверхностной УЗВ в большей отепени оказывает влияние изменение оостава поверхностного слоя стекла, чем действующие диффузионные сжимающие напряжения.

Ионообменная обработка стекла изменяет его электронную подсистему, проявляющуюся в изменении эмиссионной активности электронов о поверхности стекла. Так, обработка стекла в расплаве КИ03 «-» к£) " уменьшает фото- и термостимулированцую вкзоэлектронную эмиссию, а обработка в расплаве НаШ3 (к£ <-» N8^) увеличивает ее. Причиной такого изменения являются диффузионные напряжения, которые

увеличивают или уменьшают поверхностный дефектный слой.

Ионообменная обработка стекла в расплаве ЮГО3 (На+С К*р) изменяет валентное и координационное состояние ионов железа: происходат увеличение доли Ре3+ за счет окисления Ре^+ и возрастает доля Ре в октаедрической координации. Кроме того, в процессе НИО происходит перестройка структуры стекла, проявляющаяся в изменении подсистемы нерегулярных центров стекла (парамагнитных центров немостикового кислорода).

В разделе 4.8 представлены результаты исследований влияния ионообменной обработки на фотохимические свойства поверхности стекол. Ионообменная обработка фотохромных стекол (ФХС) в расплаве ЮГО3 приводит к изменению фоточувствительности их поверхности. Так например, при обработке галоидомедного ФХС в расплаве КЖ)3 помимо формирования К+-волновода (основной обмен *-* к£), наблюдается уменьшение концентрации меди на поверхности в 1.3 раза по сравнению с исходной поверхностью и объемом, т.е. реализуется дополнительный обмен Си£ «•* Поскольку фоточувствительность ФХС определяется наличием в них меди, вводимой в виде малых добавок в галоидосеребряные ФХС или в виде основного компонента в галоидомедные ФХС, то аффект уменьшения концентрации меди ведет к уменьшению фоточувствительности на поверхности стекла по сравнению с исходной подложкой. Градиент фоточувствительности в волноводном слое будет определять градиент фотонаведенного поглощения. Градиент фотонаведенного поглощения использован для создания селекторов волноводах мод (см. главу 8).

Ионообменная обработка галоидосеребряных и галоидомедных ФХС приводит к существенному изменению анизотропии фотонаведенного поглощения центров окраски (ДО). Причиной такого изменения являются диффузионные сжимающие напряжения. Так например, установлено, что фотонаведенный дихроизм ^-волноводов (Ш* «■* К^, Т^« 450°С) на ФХС имеет противоположный знак по сравнению с дихроизмом в объеме. Этот эффект может быть объяснен следующим образом. Светочувствительные микрокристаллы в исходном ФХС имеют хаотическую ориентацию в матрице стекла. При формировании волноводного слоя в процессе диффузионной обработки эти микрокристаллы находятся в расплавленном состоянии, поскольку температура плавления их (Т^- 430°С) меньше температуры ионного обмена. При этом температура обмена ниже Т^ стекла, т.е. релаксационные процессы в стекле не успевают завершиться. Макронапряжения, ориентированные в плоскости волновода, действуют на расплавленные микрокристаллы и деформируют их. В результате этого

микрокристаллы могут принимать форму эллипсоидов, у которых большая ось ориентирована перпендикулярно плоскости волновода. Таким образом, условие: тдиф>тпл~ П03В0ЛЯе7 проводить ионный обмен, когда микрокристаллы находятся в расплавленном состоянии, условие: позволяет создавать большие диффузионные напряжения, а условие: Тб>ТдИф>ТШ1- деформировать и ориентировать микрокристаллы. Ориентация микро1фисталлов относительно плоскости волновода за счет диффузионных сжимящих напряжений при НИО приводит к различию в знаках фотонаведенного дихроизма в волноводе и объеме.

Ионообменная обработка ФХС может проводиться при Т7рт^<Ттт;п. В этом случае знаки дшгроизма в объеме и волноводе совпадают. Обнаружена зависимость дихроизма от величины диффузионных напряжений. В этом примере диффузионные напряжения действуют на систему хаотически ориентированных микрокристаллов и ДО. Возможна ориентация ЦО под действием диффузионных напряжений с созданием выделенного направления в поглощении ("пьезодихроизм"). Явление дихроизма в волноводах было использовано для создания волноводах поляризационных селекторов.

В разделе 4.9 приведены результаты исследований влияния ионообменной обработки на люминесцентные характеристики лазерных неодимовых стекол. Установлено, что для силикатных и фосфатных стекол время затухания люминесценции Ш3* в объеме (т0) больше, чем на поверхности (гп) необработанных стекол. Основной причиной тушения люминесценции являются ОН-группы, которые присутствуют в оксидных стеклах. Поскольку поверхность стекла представляет собой сильно развитый трещиноватый слой, в котором интенсивно накапливаются ОН-группы, время тушения люминесценции на поверхности будет меньше, чем в объеме. Обнаружено, что время затухания люминесценции на поверхности (Тц') после ионообменной обработки (обмен больше на 3-6$, чем Тд на поверхности для исходных стекол. В свою очередь, время люминесценции в волноводах (тв) меньше на 10-20%, чем в объеме (?0). Эти аффекты объясняются следующим образом. В процессе ионного обмена сжимающие напряжения уменьшают размеры микротрещин в поверхностном слое по сравнению с исходной поверхностью. Соответственно, накопление ОН-групп в обработанной поверхности будет происходить не так интенсивно, как в необработанной, поэтому Тд'^. Волноводная методика дает информацию о более глубинных слоях (частично "захватывается" объем), чем методика на отражение. Поэтому ?в занимает промежуточное положение, т.е. т0>ав>1п,>'гп. Этот эффект необходимо учитывать при создании волноводных лазеров и усилителей на основе

неодимовых стекол методом ионного обмена.

Таким образом ионообменная обработка существенным образом изменяет физико-химические свойства поверхности стекла. Многие характеристики стекла при ионообменной обработке улучшаются, некоторые ухудшаются. Кроме того, поверхностные слои стекла могут "приобретать" принципиально новые свойства (градиент фоточувствительности и наведенного поглощения, пьезодихроизм ЦО, ориентация микрокристаллов в поле диффузионных напряжений). Эти особенности и эффекты надо принимать во внимание при разработке новых стекол и создании волноводных стуктур.

Глава б. "Ноше эффекты взаимодействия излучения со стеклом и использование ох для оптической записи и хранения информации". Для

разработки перспективных стекол и создания на их основе принципиально новых интегрально-оптических элементов для задач оптической памяти и обработки информации необходимо изучение фотоиндуцированных процессов в них. В пятой главе представлены результаты исследований новых эффектов взаимодействия оптического излучения со стеклом и использовании их для оптической записи информации.

В разделе 5.1 представлены результаты исследований изменения объема стекла при образовании радиационных дефектов - ЦО. Обнаружено, что при образовании ЦО в матрице силикатных стекол объем стекла увеличивается. Увеличение объема при неоднородном окрашивании приводит к возникновению радиационных сжимающих напряжений. Это явление наблюдается во всех силикатных стеклах и не зависит от способа создания ЦО. Изменение объема происходит в результате деформации центрами своего окружения после захвата ими возбужденных ионизирующим излучением носителей заряда. При распаде ЦО объем стекла уменьшается, приближаясь к начальному значению. Уменьшение объема при неоднородном обесцвечивании приводит к возникновению радиационных растягивающих напряжений. Для силикатных стекол при концентрации ЦО ~4«1017см_3 относительное изменение объема составляет 5»10 , величина напряжений достигает 8»104 Па и изменение ПП Дп~ 2.5«Ю-6. Обнаруженное явление представляет собой новый эффект взаимодействия оптического излучения со стеклом. Это явление необходимо принимать во внимание при построении конкретных моделей ЦО в силикатных стеклах. Кроме того, его необходимо учитывать при оптической записи информации, поскольку помимо изменения пропускания в стеклах могут возникать радиационные напряжения и изменяться ПП.

Раздел 5.2 посвящен исследованию нелинейного образования ДО в ФХС и волноводах на их основе. Одним из перспективных материалов для оптической записи информации являются ФХС. Однако возможности применения их в интегральной оптике до последнего времени были ограничены, поскольку фоточувствительность этих материалов лежала в УФ и ближней видимой областях спектра и определялась краем полосы поглощения "медного" экситона (А.<4Б0 нм, Лу>2.76 еВ). В настоящей работе обнаружено, что ФХС окрашиваются под действием красного (Х= 633 нм, 1.96 еВ) и ближнего ИК (Л» 1064 нм, Пу= 1.17 еВ) излучения. Эффект окрашивания нелинейно зависит от первоначальной концентрации ЦО -к01 и мощности активирующего излучения -Р® (а= 2 для излучения с 633 нм, и а? 3 для излучения с 1064 нм). Спектра поглощения ЦО, образованные УФ, видимым и ИК излучением совпадают, т.е. не зависят от длины волны образующего их излучения. Это свидетельствует о том, что под действием коротковолнового (КВ) и длинноволнового (ДВ) излучения образуются одинаковые ЦО. Невозможность прямой ионизации Си+ красным светом и ИК излучением, нелинейность процесса позволили предложить следующий механизм окрашивания: I) два ЦО (Си0 или ¿£°), образованные предварительным КВ облучением, поглощают два кванта красного света (?п>= 1.96 эВ) и переходят в возбужденное состояние, в случае ИК излучения в процессе участвуют три ЦО , которые поглощают три кванта ИК излучения {Ы>= 1.17 эВ); 2) эти центры одновременно передают вапасенную энергию на Си+ и возвращаются в основное состояние; 3) образуется новый экситон меди; 4) термический распад экситона приводит к созданию электрона, что в дальнейшем приводит к образованию нового ЦО (Си0 или Ай°) . Такой механизм можно назвать "двухфотонным кооперативным размножением центров окраски" и представить в виде цепной реакции, где сенсибилизаторами выступают продукты первоначальной фотохимической реакции, инициируемой КВ излучением. В случае ИК излучения реализуется "трехфотонное кооперативное размножение центров окраски". Предложенный механизм непротиворечиво объясняет всю совокупность наблюдаемых экспериментальных данных.

Эффект нелинейного окрашивания ФХС может представлять большой практический интерес для оптической записи информации, а также для создания разнообразных волноводных элементов. Так например, если КВ излучение дает величину оптической плотности 1.0, то нелинейное окрашивание позволяет заметно ее увеличить до Б= 2.0. Это обстоятельство позволяет усиливать контраст изображения, которое можно сначала записать при помощи КВ излучения, а затем "усилить" при помощи

мощного ДВ излучения. Нелинейные эффекты позволили такве использовать галоидомедные ФХС для визуальной регистрации ИК излучения. Наведенное поглощение ЦО лежит в УФ и видимой областях спектра. На длине волны активирующего ИК излучения наведенное поглощение мало. Это позволяет заметно снизить действие "фильтр-эффекта", присущего всем ФХС и увеличить "рабочую толщину" образца. Таким образом, ИК излучением можно окрашивать протяженные участки в объеме регистрирующего материала (до 100 мм), при этом само ИК излучение поглощается незначительно. Это является важным обстоятельством при записи информации в протяженных волноводах. Нелинейность процесса окрашивания ИК излучением дает возможность создавать ЦО в любом месте объема регистрирующего материала, что повышает плотность записи информации. Кроме того, изменяя плотность мощности активирующего ДВ излучения, можно осуществлять запись и считывание информации на одной длине волны. Эти аффекты были использованы для создания волноводных селекторов (см. главу 8).

В последнее время большое внимание уделяется поиску новых сред и эффектов для оптической записи информации. В настоящей работе обнаружен и исследован фототерморефрактивный эффект - изменение Ш при фототермо- индуцированной гетерогенной кристаллизации стекла (раздел 5.3). Стекла, в которых этот эффект наблюдается, названы "фототерморефрактивными" (ФГР). Процесс фототермоиндуцирюванной кристаллизации заключается в следующем. Воздействие УФ излучения на ФТР-стекла, содержащие Аз* и Се , приводит к образованию в них

центров скрытого изображения" в виде кластеров серебра -А£°: I) йянСе3+-»ё+(Се3+)+; 2) Термообработка (термопроявление) при

Т= 400°С приводит к агрегации атомов серебра с образованием коллоидов - Ай®. Частицы коллоидного серюбра выполняют функцию центров кристаллизации, поэтому последующее термопроявление при более высоких температурах (Т= 460-540°С) приводит к рхэсту на центрах нуклеации микрокристаллов (например, Ы^О^!^, ИаР, ^-ЯаВг). ПП для кристаллической фазы и стеклофавы отличаются (например, для И20«3102 п» 1.69, для На? п= 1.38, для стекла п=1.5). Таким образом, при выделении соответствующих фаз в облученном объеме стекла происходит изменение ПП. Для ФТР-стекол с микрокристаллами Ы^О'БК^ изменение ПП положителено и достигает Ап= 23•Ю-4', для ФТР-стекол с ИаР изменение ПП отрицательно Дп= -6«10-4. При помощи оптического излучения можно управлять концентрацией кристаллической фазы и таким способом формировать разнообразные градиенты ПП, а также промодулировать ПП в

объеме стекла. Этот эффект позволяет использовать радиационную технологию для создания разнообразных градиентных элементов, а также открывает ноше возможности для оптической записи информации и, в частности, для записи объемных фазовых голограмм.

На основе фототерморефрактивного эффекта разработана технология записи объемных фазовых голограш в стекле. Характеристики голограмм зависят от трех параметров: экспозиции, температуры и времени проявления. Дифракционная эффективность голограш достигает 90% (для пространственных частот 100-1200 мм"1), а пропускание 60-80« на толщине 4.5 мм. Пространстенные частоты голограмм могут достигать 3000 мм-1, а угловая селективность единиц минут. Специальные исследования показали следующие достоинства голограмм на ФЕР-стеклах:

1) в процессе записи не происходит заметного изменения свойств (преломления, поглощения) регистрирующей среда, таким образом при ааписи не происходит искажение фронта записывающей волны; "усиление" голограммы осуществляется на стадии термичеокого прояления; запись трехмерной фазовой голограммы может осуществляется на большой глубине (0.5-30 мм);

2) срок хранения информации неограничен, голограмма имеет высокую механическую прочность и термостойкость; оптические и спектральные свойства голограммы стабильны в широком диапазоне температур 20-450°С (голограмма может изменить свои свойства только в результате пластической деформации, т.е. при нагреве выше 550°С);

3) особенность ФТР-стекол позволяет изготавливать голограммы больших размеров (например, 300x300x30 мм3 и более), любых форм (пластины, линзы, цилиндры и т.д.), кроме того, возможно прессование, прокат и вытяжка (включая вытяжку волокна), а также ионообменное упрочнение; на поверхности стекла возможно формирование пленарных волноводных структур методом НИО и создание волноводных голографических элементов, возможна существенная модификация свойств голограммы при объединении двух процессов: фототермоиндуцированной кристаллизации и ионного обмена.

Таким образом, фототерморефрактивный эффект в силикатных стеклах открыл новые возможности для оптической записи информации и, в частности, для записи объемных фазовых голограмм. Объемные фазовые голограммы в ФТР-стеклах могут конкурировать с такими известными средами для записи голограмм как реоксан, импрегнированные пористые стекла и т.д., а по некоторым эксплуатационным характеристикам и физико- химическим свойствам даже превосходить. Создание голограш за

счет фототероиндуцированной кристаллизации стекла является принципиально новым направлением в области оптической записи информации.

В разделе Б.4 приводятся результаты исследований нового эффекта, открытого в 1986 г. Остернбергом и Маргулисом, - фотоиндуцированной генерации второй гармоники (ГВГ) в стеклах. Исследовано влияние состава стекла на фотоиндуцированную ГВГ. Установлено, что эффективность ГВГ определяется наличием в стекле оксида свинца. Максимальная эффективность преобразования во вторую гармонику наблюдается для стекол с содержанием оксида свинца 20-30 молЖ. Добавки оксидов церия и титана позволяют увеличить эффективность преобразования во вторую гармонику до Ю"4, что на сегодняшний день является рекордной величиной.

Разработанная физическая модель формирования ПП при НИО, данные по влиянию ионообменной обработки на физико-химическиэ свойства поверхности и исследование фотоиндуцированных процессов были использованы для создания новых ионообменных стекол и волноводов. В шестой и седьмой главах представлены результаты по разработке новых ионообменных передающих и активных стекол, созданию на их основе волноводов и исследованию их оптических характеристик.

Глава 6. "Оптические волноводы на основа перадащих стекол в стеалоярнсталличесгап материалов".

В разделе 6.1 сформулированы требования к ионообменным стеклам для волноводов. Главным среди них можно выделить - сохранение хорошего оптического качества поверхности при взаимодейстнии стекла с расплавом соли. Т.е. поверхность стекла должна иметь хорошую химическую стойкость к ионообменным расплавам, чтобы потери света в волноводе не возрастали по сравнению с исходным стеклом-подложкой. Кроме того, стекла должны иметь высокие Tg, чтобы в процессе НИО свести к минимуму релаксацию напряжений, которая приводит к развитию дефектного поверхностного слоя. Помимо этого, стекла должны сочетать в себе хорошие оптические характеристики с хорошими ионообменными свойствам.

В разделе 6.2 приведены результаты исследований влияния двух-(СаО, ZllO, Bao, MgO, РЬО), трех- (Sb203, NdgOg, IfigOg) и четырехвалентных (Ti02, Sí02) окислов металлов в стекле на оптические характеристики волноводов. Сделан нывод о том, что кальциевосиликатные, Оариевосиликатные, сурьмяносиликатные, лантано-сшшкатные, титаносиликатные и гафниевосиликатные стекла могут

рассматриваться, как перспективные материалы для создания волноводов методом ШО. Эти стекла обладают высокими коэффициентами взаимодиффузии щелочных катионов, а также низкими скоростями релаксации диффузионных напряжений.

Для разработки оптических ионообменных стекол привлечены практически все известные оксидные стеклообразущие системы: силикатные (раздел 6.3), фосфатные (раздел 6.4), германатше (раздел 6.5). Созданы следупцие новые ионообменные стекла для волноводов: силикатные - цирконосиликатные, цирконониобиевосиликатные, цирконо-германиевосиликатные, германониобиевосиликатные, цинковоцирконо-силикатные, свинцовосиликатные; фосфатные - ниобиавофосфатные, алшониобиевофосфатные, галлониобиевофосфатные, галловольфрамо-фосфатные, ниобиевовольфрамофоофатные, алшосиликофосфатные, алюмо-цирконосиликофосфатные, алгмоцирконосиликониобиевофосфатные, алюмо-герыанофосфатные, магниевофосфатные; герыанатше - алшогерманатные, титаногерманатные. На основе этих стекол созданы пленарные волноводные структуры и исследованы их свойства. Характеристики волноводов (црироот Ш -Ал, глубина -Ь, потери -а, коэффициент взаимодиффузии -Б}1а_к) на основе разработанных новых стекол существенно превосходят характеристики волноводов на традиционных промышленных стеклах. Так например, для цирконосиликатного стекла (Т_» 680°С) параметры ^-волноводов составляют: Ап= 110«10-4, Ь= 6СГ мкм, а- 0.1 ДБ/см, 7«10"9см2/с (Тдаф= 500°С, t= 1 ч), Св+-волноводов: Ап-400'Ю-4, Ь= 8 мкм, а» 0.1 дБ/см (1™*= 500°С, 1;= 2 ч); для алшосиликофосфатного отекла параметры Св^-волноводов составляют: Ап= 360М0"4, Ь- 7 мкм, 11Ыа_Са~ 10~®£аг/с (1^= 450°С, t= 0.5 ч). Для стекла К8 (Т_= 560°С) параметры ^-волноводов составляют: Ап= 50«Ю-4, 11= 15 мкм, а^ 0.5 дБ/см, 7«10"11см5/0 (Тдцф- 500°С, г- 8 ч).

Ввиду небольших коэффициентов взаимодиффузии получение Св+-волноводов на стеклэ К8 практически невозможно. Разработанные ионообменные стекла и волноводы имеют чрезвычайно широкий спектр физико-химических свойств, что является необходимым при создании интегрально-оптических устройств. Так например, цирконосиликатные стекла н волноводы на них имеют высокую механическую и термическую прочность, фосфатные стекла являются хорошей основой для легирования редкоземельными активаторами, германатные стекла имеют высокие Ш (п» 1.8) и высокие оптические коэффициенты напряжений (В= 4.7«10~12 Па-1). Высокие значения В и напряжений позволяют формировать волноводы с высоким двойным лучепреломлением 0п= (30-50)«Ю-4. На основе таких стекол разработана

ионообменная технология создания высокоэффективных волноводных поляризаторов света.

В настоящей работе впервые получены волноводы на стеклокристаллических материалах, имеющих нулевой температурный коэффициент линейного расширения, - оптических ситаллах. В разделе 6.в приведены результаты разработки ионообменной технологии получения волноводов на ситаллах и их характеристики. Волновода на ситаллах могут представлять большой интерес при создании интегрально-оптических устройств, в которых требуется высокая термостабильность.

Глава 7. "Оптические волноводы на освою активных стекол и керамик".

В разделе 7.1 приведены результаты по разработке новых ионообменных лазерных неодимовых отекол на силикатной и фосфатной основе. По своим физико-химическим, а также активным свойствам новые стекла не уступают известным промышленным (ГЛС2, ГЛСЗ), а по ионообменным характеристикам - превосходят. На основе лагерных стекол получены К4", Св+, Ag+, !Г-волноводы. В ^-волноводах на неодимовом лазерном стекле впервые получено усиление (0.1 см-1) на длине волны 1.06 мкм при внешней ламповой накачке.

В разделах 7.2 и 7.3 разработана технология и получены волноводы на основе фотохромных (ФХС2, ФХС4, ФХС6, ФХС7) и мультихромных стекол. В волноводах на ФХС показана возможность использования линейного и нелинейного образования ДО для оптической записи информации. В волноводах на ФХС плотность наведенного поглощения составляет D» 2.0, в то время как в объеме только D~ I. В волноводах на основе мультихромных стекол наблюдается градиент наведенного поглощения, который обусловлен сдвигом спектров поглощения относительно фиксированной длины волны в результате изменения дозы облучения по глубине волновода. В зависимости от длины волны и дозы активирущиэго излучения в волноводах на мультихромных стеклах можно создавать разнообразные профили наведенного поглощения, включая немонотонные.

В разделе 7.4 приведены результаты по разработке новых ионообменных силикатных и фосфатных стекол, легированных полупроводниковыми микрокристаллами CdS, CdSISe1 _z и CdSe. Новые фосфатные стеклообразные матрицы позволяют получать в них высокую концентрацию полупроводниковой кристаллической фазы. Методом 2-сканирования исследованы нелинейные свойотва фосфатных стекол с юлупроводниковыми микрокристаллами (Исследования проводились в

University of Central Florida, CRE01, USA). Показано, что новые фосфатные стекла имеют высокие значения нелинейного показателя преломления (n^ 2*10"9esu), а также коэффициенты двухфотонного поглощения (|3= 0.182 см/ГВт) и нелинейного обесцвечивания -147 см/ГВт), которые превышают соответствующие характеристики для промышленных, силикатных стекол. Разработана ионообменная технология и получены пленарные волноводы на основе промышленных (ЖС16, 0CI2) и специально синтезированных силикатных и фосфатных стекол, легированных полупроводниковыми микрокристаллами CdS, CdSzSe1_x, и CdSe.

В разделе 7.6 показана возможность формирования К4", Св+, Ag^-волноводов на основе промышленных магнитооптических стекол (M0CI2, M0CI3). В Ав+-волноводах реализован аффект Фарадея - вращение плоскости поляризации в магнитном поле.

В разделе 7.6 показана возможность применения монолитных фотохромных галогенсодалитовых оптических керамик для интегральной оптики. Разработана ионообменная технология формирования волноводных структур на основе этих поликристаллических материалов. Впервые получены К4, Rb+ и Св+-ионообменные волновода на основе хлор-, бром,-иодсодалитовых керамик и исследованы их ионообменные и оптические свойства. В волноводах на основе активированных (Fe, Eu, Sm, ТЪ, Си) и неактивированных галогенсодалитовых фотохромных керамик исследованы процессы образования ЦО. Пленарные волноводы на основе галогенсодалитовых керамик имеют чрезвычайно разнообразные фотохромные свойства, которые можно использовать для оптической записи и хранения информации (см. главу 8).

Глава 8. "Оптическая залась информации в планерных волноводах". В

главе 8 показана возможность использования новых эффектов (нелинейное образование ЦО, градиент фоточувствительности и фотонаведенного поглощения, пъезодихроизм, интерференция волноводных мод и т.д.) для оптической записи информации в волноводах и создания новых волноводных элементов - селекторов волноводных мод.

В разделе 8.1 рассмотрен новый подход к селекции волноводных мод. В его основе лежит пространственно селективное образование ЦО в объеме волновода, т.е. формирование поглощающей маски сложного профиля и прохождение через нее волноводного излучения. При этом поглощающая маска может создаваться как внешним, так и волноводным активирующим излучением. На основе этого принципа созданы пространственные и поляризационные волноводные селекторы.

Принцип создания волноводных селекторов при помощи внешнего активирующего излучения заключается в следующем. В волноводе при помощи внешнего активирущего излучения можно создавать как монотонно убывающие или возрастающие по глубине, так и немонотонные профили наведенного поглощения - маски. Соответственно волноводные мода, имеющие различные распределения полей в объеме волновода, будут иметь различные наведенные потери при прохождении их через такую поглощающую маску. Т.е. можно реализовывать пространственную селекцию волноводных мод - выделение волноводной моды с заданным номером. При этом эффективность селекции будет зависеть от степени перекрытия полей волноводных мод с профилем поглощающей маски. Так например, в волноводе на ФХС эффективность селекции между соседними модами может достигать Да- а™- 10 дБ/см. Разнообразные профили наведенного поглощения позволяют осуществлять селекцию мод низших, высших, средних или крайних порядков.

Принцип создания поляризационных селекторов аналогичен предыдущему. В этом случае волновод должен иметь высокое двойное лучепреломление. В таких волноводах профили ПП для ТЕ и ТМ поляризаций и соответственно наведенные потери существенно различаются. Эффективность такой селекшш зависит от величины Сп. Так например, для волновода с Сп- 50*10 эффективность поляризационной селекции для нулевых мод составляет а^ - 5 дБ/см. Возможна комбинация

двойного лучепреломления и дихроизма, и таким путем возможно повышение эффективности селекции до 10 дБ/см.

Поглощающую маску можно создавать волноводным активирующим излучением. В этом случае профиль наведенного поглощения имеет более сложную форму, которая будет зависеть от пространственного распределения поля волноводного активирующего излучения. Так, если в многомодовом фоточувствительном волноводе возбудить какую-либо моду активирующим излучением, то в объеме волновода будут образовываться (или распадаться) ЦО. Таким образом, в волноводе будет создаваться протяженная поглощающая маска, профиль которой "автоматически" согласован с профилем распределения плотности мощности излучения в волноводе, т.е. с распределением поля мода. Наведенное затухание для остальных мод будет определяться перекрытием их полей с профилем поглощения созданной маски. Такое окрашивание (обесцвечивание) будет приводить к пространственной селекции волноводных мод. Чтобы записанная маска не уничтожалась при считывании, зондирующее волноводное излучение не должно оказывать на нее влияния. В этом

случае можно использовать или нелинейный эффект образования ДО (см. главу 5), или линейный эффект образования ДО (например, запись маски КВ излучением и считывание ее ДВ излучением, не оказывающим влияния на саму маску).

Аналогичным образом можно осуществлять поляризационную селекцию. В этом случае эффективность селекции будет зависеть от двойного лучепреломления. Так например, для волновода с 8п= 35« эффективность поляризационной селекции для нулевых мод составляет а*®- а^Е= 15 дБ/см. С учетом дихроизма ДО эффективность селекции может быть увеличила до 20 дБ/см. Таким образом, пространственные и поляризационные селекторы, записанные волноводным излучением, позволяют проводить селекцию мод с любыми номерами или их комбинациями, а также многократно перестраиваться на моды о другими номерами. Волноводное излучение, пропущенное через такой селектор, несет в себе информацию о номере моды, поляризации или номерах комбинации мод, что можно использовать для цифровой записи информации в системах связи. Селекторы волноводных мод, создаваемые волноводным излучением, представляют собой принципиально новые волноводные элементы.

В разделе Б.2 приведены результаты по записи голограмм е волноводах. Предложен новый метод записи волноводных голограмм. Е основу записи голограш положено явление интерференции волноводных мо; одинаковой поляризации (см. главу 2) в фоточувствительном волноводе. На основе межмодовой интерференции возможна реализация как амплитудной (в ЕСС), так и фазовой записи голограш (в ФТР-отеклах).

Глава 9. "Оптические элементы, полученные ионным обменом и фототерыоиндуцированной кристаллизацией стекла". В главе 9 приведет, новые технологии создания оптических элементов, основанные не использовании эффекта изменения объема и ПП стекла при ионном обмене (см. главву 3) и фототермоиндуцированной кристаллизации стекла (см. главу Б).

Разработана технология формирования дифракционных решеток не поверхности стекла. Технология основана на изменении рельефг поверхности при ионном обмене (раздел 9.1) и (или; фототермоиндуцированной кристаллизации стекла (раздел 9.2). В это», случае ионный обмен или облучение стекла производится черес периодические маски шириной несколько мкм. Получены К4", ЙЬ+ 1 Св+-дифракционные решетки (в том числе волноводные) с высоко!

дифракционной эффективностью (20$).

Разработана технология формирования оптических элементов с поверхностями второго порядка (сферические и асферические). Технология основана на изменении объема стекла при ионном обмене (раздел 9.3) или фототермоиндуцированной кристаллизации стекла (раздел 9.4). В результате создания градиента концентрации ионов-диффузантов или градиента концентрации кристаллической фазы образцы стекол изгибаются. Радиус кривизн элементов может изменяться в широких пределах от сотен метрюв до нескольких сантиметров.

В разделе 9.Б приведены примеры формирования оптических елементов с аксиальным и радиальным градиентом ПП за счет фототермо-индуцирюванной кристаллизации стекла.

Приложение. "Стеклообразные материалы для интегральной оптики", в

приложении описана структура базы данных на ПЭВМ и каталога по ионообменным стеклам, технологиям и волноводам. База данных (каталог) насчитывает около 80 марок стекол. Практически все стекла разработаны в ГОИ им. С.И.Вавилова. База данных (каталог) построена по принципу известных коммерческих каталогов ведущих стекольных фирм мира. Отличительной особенностью базы данных является то, что она помимо физико-химических свойств стекол содержит технологический раздел и раздел по физико-химическим свойствам волноводов. База данных (каталог) являются первыми в мировой практике обобщением и систематизацией составов и физико-химических свойств передающих и активных ионообменных стекол, технологий получения и характеристик волноводов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе проведены комплексные физико-химические исследования свойств пленарных ионообменных волноводов на основе передающих и активных оксидных стеклообразных материалов, исследованы механизмы формирования волноводных структур, изучены фотофизические процессы в них, на базе этих представлений разработаны новые стекла для интегральной оптики, разработаны новые технологии формирования волноводных стуктур и методы их диагностики, созданы новые оптические волноводные элементы. В результате были решены поставленные задачи, получены оригинальные результаты, которые можно сформулировать в соответствии с защищаемыми положениями:

1. Изучены механизмы изменения объема стекла и механизмы формировали; волноводных структур при низкотемпературном ионном обмене, Разработана физическая модель формирования показателя преломление волноводных структур при низкотемпературном ионном обмене I силикатных, фосфатных и германатных стеклах, ситаллах 1 галогенсодалитовых оптических керамиках, учитывающая как изменение состава и структуры стеклообразных материалов, так и действие диффузионных напряжений. На основе этой модели сформулирован новы! подход к формированию волноводов за счет диффузионных напряжений.

2. Исследовано влияние низкотемпературного ионного обмена на физико-химические свойства поверхности стекла и волноводов: оптическув однородность, микротвердость, термостойкость, оптическую прочность, люминесценцию, фото- и термостимулированную екзоэлектроннуи эмиссию, фоточувствительность, скорость распространения ультразвуковых волн, изменение валентного и координационного состояшу примесных ионов. На базе этих исследований разработаны основ! ионообменной технологии повышения порогов оптического пробо? поверхности стекла, термостойкости и микротвэрдости, предельно! модности накачки лазерных элементов. Обнаружены и исследованы новые эффекты в ионообменных волноводах: пьезодихроизм, градиена фоточувствительности, ориентация микрокристаллов в поле диффузионных напряжений.

3. Разработаны новые методы формирования волноводных структур и оптических элементов на стеклах, а также методы диагностики:

- газотермический метод формирования волноводных структур на стеклах;

- метод создания пространственных и поляризационных селекторов волноводных мод за счет образования радиационных дефектов в стеклообразных материалах;

- метода создания рельефных периодических дифракционных структур и оптических элементов с поверхностями второго порядка за счет изменения объема стекла при ионном обмене и (или) фототермоиндуцированной кристаллизации;

- рефрактометрический метод измерения показателя преломления оптических материалов на основе резонансной спектроскопии волноводных мод;

- метод контроля оптической однородности волноводов на основе интерференции волноводных мод;

- метод измерения диффузионных напряжений путем изгиба тонкой

пластины в процессе ионного обмена.

4. Обнаружены и исследованы новые фотофизические явления в объеме стекол и волноводах:

- изменение объема стекла и возникновение механических напряжения при генерации радиационных дефектов;

- нелинейное окрашивание фотохромных стекол и волноводов под действием излучения длинноволнового видимого и ближнего ИК диапазонов. Предложена физическая модель этого явления, состоящая в двух- и трехфотонном кооперативно« размножении центров окраски. На основе этого эффекта реализована оптическая запись информации в пленарных волноводах;

- интерференция волноводных мод одинаковой поляризации в градиентных пленарных волноводах на стеклах с малым уровнем рассеяния. На основе этого эффекта предложен новый метод записи волноводных голограмм;

- фототерморефрактивный эффект - изменение показателя преломления при фототермоиндуцированной кристаллизации стекла. На баяе этого эффекта разработаны физические основы записи объемных фазовых голограмм в стекле;

- фотоиндуцированная генерация второй гармоники в свинцово-силикатных и свинцовогерманатных стеклах. Исследовано влияние состава стекол на эффективность преобразования во вторую гармонику.

б. Сформулированы требования к стеклам для интегральной оптики. На базе этих представлений впервые в мировой практике разработан и создан новый класс оптических материалов - "ионообменные стекла для интегральной оптики", обеспечивающий широкий спектр функциональных возможностей интегрально-оптических элементов. На основе этих стекол созданы пленарные волноводы и исследованы их свойства. Разработана ионообменная технология формирования волноводов на основе стеклокристаллических (ситаллы) и поликристаллических (галогенсодалитовые керамики) материалов. Разработана ионообменная технология формирования волноводов на активных стеклах: лагерных, фотохромных, мультихромных, магнитооптических, стеклах с полупроводниковыми микрокристаллами. Исследованы активные характеристики волноводов (усиление, фотоиндуцированное поглощение, вращение плоскости поляризации). На основе разработанных стекол создана база данных и каталог "Стеклообразные материалы для интегральной оптики".

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО TIME ДИССЕРТАЦИИ

1. Петровский Г.Т., Агафонова К.А., Мишин A.B., йжоноров Н.В. Волноводаый эффект в оптических стеклах, модифицированных методом ионообменной диффузии из расплавов AgN03-NaN03 // Физика и химия стекла. 1981, т.7, N1, с.98-102.

2. Петровский Г.Т., Агафонова К.А., Мишин A.B., Никоноров Н.В. Фотоуправляемые пленарные волноводы на основе фотохромного стекла // Квантовая электроника. 1981, т.8, N10, с.2266-2268.

3. Глебов Л.Б., Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Пленарные оптические волноводы, образованные ионообменной диффузией цезия // Журнал технической физики. 1989, т.69, N6, с.72-75.

4. Евстропьев С.К., Зыкова Т.А., Никоноров Н.В., Пермякова Т.В. Исследование процессов формирования волноводных слоев на силикатном стекле при трехионной диффузии // Физика и химия стекла. 1990, т.16, N2, с.219-223.

5. Глебов Л.В., Жилин A.A., Настай Е.Г., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т., Пугеро Э.Э., Чуваева Т.К. Формирование пленарных волноводов на основе силикатных стекол низкотемпературным ионным обменом Ы+ст=К+распл // Физика и химия стекла. 1991, т.17, N3, с.457-463.

6. Никоноров Н.В., Панышева Е.И., Туниманова И.В. Изменение показателя преломления поверхностных слоев мультихромных стекол при термообработке // Физика и химия стекла. 1990, т.16, N3, с.478-480.

7. Вашуков C.B., Глебов Л.Б., Грязнов В.А., Никоноров Н.В., Палагин Д.А., Петровский Г.Т., Щавелев О.С. Новый термохимический метод формирования планерных волноводов на фосфатных стеклах // Доклады РАН. 1993, Т.330, N4, с.473-475.

8. Glebov L.B., Grlaznov V.A., Nlkonorov N.V., Palagln D.A., Petrovskii G.T., Tschavelev O.S., Vaehukov S.V. Phosphate glass surface modification by gas-thermal method // Proceedings of the 2 nd Conference "Fundamentals of Glass Science and Technology". Venice, Italy, 1993, p.535-538.

9. Арутюнян Э.А., Галоян C.X., Глебов Л.Б., Евстропьев C.K., Никоноров Н.В. Способ измерения показателя преломления оптически неоднородных материалов //А. с. на изобретение NI56279I от 08.01.90.

10. Арутюнян Э.А., Галоян С.Х., Глебов Л.Б., Евстропьев С.К., Захватова М.Б., Никоноров Н.В. Волноводаый метод определения показателя преломления оптических материалов // Оптический журнал. 1992, N1, с.70-72.

11. Бабукова М.В., Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Интерференция волноводных мод одинаковой поляризации в диффузионных стеклянных волноводах // Квантовая электроника. 1985, т.12, N1, с.189-192.

12. Бабукова М.В., Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Напряжения изгиба, возникающие при ионообменной диффузии в стеклах // Физика и химия стекла. 1985, т.II, HI, с.45-49.

13. Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. О возникновении напряжений в стекле в процессе низкотемпературного ионного обмена // Физика и химия стекла. 1988, т.14, N6, с.904-906.

14. Глебов Л.Б., Евстропьев С.К., Зацепин А.Ф., Кортов B.C., Никоноров Н.В., Тюков В.В. Фотостимулированная экзоэлектронная эмиссия с поверхности стекол, модифицированной ионным обменом // Поверхность. 1988, N2, с.149-152.

15. Глебов Л.В., Евстропьев С.К., Зацепин А.Ф., Кортов B.C., Никоноров Н.В., Тюков В.В. Влияние диффузионных напряжений на фотостимулированную экзоэлектронную эмиссию стекла // Физика и химия стекла. 1989, т.15, N1, с.91-97.

16. Глебов Л.Б., Зацепин А.Ф., Кортов B.C., Никоноров Н.В., Тюков В.В., Чернов Г.Б. Деформационный эффект в экзоэмиссии диэлектрических стекол с модифицированной поверхностью // Поверхность. 1992, N4, с.52-59.

7. Борщан B.C., Борисов Б.Ф., Васильев К.В., Настай Е.Г., Никоноров Н.В., Чарная Е.В. Акустические свойства стекла, подвергнутого ионообменной обработке // Акустический журнал. 1992, т.38, вып.2, с.245-251.

В. Евстропьев С.К., Исаев И.Х., Никоноров Н.В., Салимов Ш.К., Зшбеков A.A., Юдин Д.М. Состояние ионов железа в силикатных стеклах при обмене Na+CT = ^распл п0 Даннш спектроскопии // Физика и химия стекла. 1990, т.16, N6, с.895-900.

9. Евстропьев С.К., Нйконоров Н.В., Салимов Ш.К., Зшбеков A.A., Юдин Д.М. Спектры ЭПР щелочносиликатных стекол, подвергнутых ионному обмену и 7-облучению // Физика и химия стекла. 1991, т.17, N1, с.126-129.

0. Глебов Л.Б., Нйконоров Н.В., Петровский Г.Т., Филиппова М.Н. Влияние напряжений на показатель преломления градиентных слоев стекла, полученных методом ионообменной диффузии // Физика и химия стекла. 1983, т.9, N6, с.683-688.

1. Глебов Л.Б., Державин С.Н., Евстропьев С.К., Никоноров Н.В.,

Петровский Г.Т., Щавелев О.С. Влияние диффузионных напряжений не свойства ионообменных слоев щелочноцирконосиликатных стекол // Физика и химия стекла. 1991, т.17, N2, с.293-298.

22. Бабукова М.В., Глебов Л.Б., Морозова И.О., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Влияние толщины подложки на формирование показателя преломления стекла при низкотемпературном ионном обмене // Физика и химия стекла. 1987, т.13, N1, о.60-66.

23. Глебов Л.Б., Докучаев В.Г., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т, Изменение объема стекла при низкотемпературном ионном обмене А Физика и химия стекла. 1988, т.14, N2, с.232-239.

24. Никоноров Н.В., Палагин Д.А., Щавелев О.С., Головина О.А Пленарные оптические волноводы на основе лазерног( алкмосиликофосфатного стекла, полученные ионным обменом // Физик; и химия стекла. 1993, т.19, N1, о.82-90.

25. Евстропьев С.К., Никоноров Н.В. Роль напряжений в формировали оптических свойств силикатных стекол при низкотемпературном ионна обмене // В кн.: Proceedings of the ZV international Congress о Glass, Leningrad. 1989, Vol.2b, p.73-76.

26. Glebov L.B., Nitonorov N.V., Petrovskll G.T. Planar optica waveguides on glasses and glassceramic materials // Proceedings о SPIE "Glasses for Optoelectronics II". 1991, Vol.1513, p.56-70.

27. Докучаев В.Г., Настай Е.Г., Никоноров H.B. Механизм формировали профиля показателя преломления стекла при низкотемпературно ионном обмене И+ст=К+распд // Физика и химия стекла. 1992, т.8 N3, с.124-133.

28. Глебов Л.В., Евстропьев С.К., Настай Е.Г., Никоноров Н.В. Петровский Г.Т., Щавелев O.e. Двойное лучепреломление в планарны волноводах, полученных ионообменным способом на цирконосиликатны стеклах // Физике и химия стекла. 1989, т.15, N2, с.261-264.

29. Никоноров Н.В., Палагин Д.А., Щавелев О.С., Головин А.И Ионообменное упрочнение фосфатных лазерных стекол // Физика химия стекла. 1993, т.19, N2, с.343-348.

30. Никоноров Н.В., Колобкова Е.В., Захватова М.Б. Нланарнь оптические волноводы, полученные ионным обменом, на осноь ниобиевофосфатного стекла // Физика и химия стекла. 1993, т.Ii N1, с.101-108.

31. Глебов Л.Б., Настай Е.Г., Никоноров Н.В., Таганова В J Формирование поверхностей второго порядка на стеклах методе ионного обмена // Оптико-механ. пром. 1990, N11, с.51-54.

12. Глебов Л.Б., Ефимов О.М., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Оптический пробой поверхности стекла К8, модифицированной низкотемпературным ионным обменом // Квантовая электроника. 1985, т.12, N10, c.2I44-2I47.

;3. Bubnoy I.A., Efimov О.М., Glebov L.B., Nlkonorov N.V., Poplkov V.S. Influence ion exchange treatment on laser-induced damage of glass surface // Proceedings of SPIE "baser-Induced Damage in Optical Materials". 1993, Vol.2114, p.178-186.

4. Глебов Л.Б., Никоноров H.B., Петровский Г.Т. Оптический пробой и лазерное окрашивание диффузионных волноводов, содержащих серебро // Журнал технической физики. 1983, т.53, вып. 12, с.2403-2405.

5. Глебов Л.Б., Державин С.Н., Иванов А.В., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Микротвердость слоев стекла, полученных методом низкотемпературной ионообменной диффузии // Физика и химия стекла. 1984, Т.10, Ы10, 0.301-304.

6. Глебов Л.Б., Державин С.Н., Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Концентрационная зависимость микротвердости слоев стекла, полученных низкотемпературным ионным обменом // Физика и химия отекла. 1988, т.14,N2, о.280-282.

7. Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т., Цехомский В.А. Анизотропия поглощения центрами окраски в диффузионных волноводах на основе фотохромных стекол // Физика и химия стекла. 1986, т.12, N5, с.549-554.

8. Болясникова Л.С., Глебов Л.Б., Демиденко В.А., Настай Е.Г., Никоноров Н.В., Овсянникова О.П., Харченко М.В. Фотохромные оптические керамики - новые материалы для интегральной оптики // Известия АН СССР, серия физ. 1990, т.54, N12, с.2444-2450.

9. Доценко А.В., Никоноров Н.В., Харченко М.В. Фотоиндуцированные процессы в объеме фотохромного стекла ФХС-2 и волноводах на его основе // Физика и химия стекла. 1992, т.18, N5, с.109-117.

0. Glebov L.B., Kirshin M.Yu., Lerminiaux С., bunter S.G., Nikonorov N.V., PrzhevuBltll A.K., Kharchentoo M.V. Effect of ion exchange on luminescence properties of neodimium in surface layer of glasses // Proceedings of SPIE "Design, Simulation, and Fabrication of Optoelectronic Devices and Circuits". 1994, Vol.2150, p.314-318.

1. Глебов Л.Б., Докучаев В.Г., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Новый эффект взаимодействия оптического излучения со стеклом // Доклады АН СССР. 1984, Т.274, N3, с.568-571.

2. Глебов Л.Б., Докучаев В.Г., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т.

Изменение объема стекла при образовании и обесцвечивании центров окраски // Физика и химия стекла. 1986, т.12, N3, с.345-361.

43. Глебов Л.Б., Докучаев В.Г., Ефимов О.М., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Роль радиационных центров окраски в развитии оптического пробоя силикатных стекол // Известия АН СССР, серия физ. 1985, т.49, N6, c.II79-II82.

44. Глебов Л.Б., Докучаев В.Г., Никоноров Н.В. Деформация матрицы стекла, вызываемая фотоиндуцированной перезарядкой точечных дефектов // В кн.: Proceedings of the XV Internatoinal Congress on Glass. Leningrad, 1989, Vol.16, p.296-299.

45. Glebov L.B., Docuchaev V.G., Nikonorov N.V. Glass matrix strain caused by photoinduced charging of point defects // J. Non-Crystalline Solids. 1991, Vol.128, p.166-171.

46. Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Новый тип фоточувствительности - кооперативное размножение центров окраски // Доклады АН СССР. 1985, т.280, N5, C.III0-III4.

47. Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Трехфотонное кооперативное размножение центров окраски // Доклады АН СССР. 1988, Т.300, N5, C.II00-II03.

48. Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Запись информации i фотохромных пленарных волноводах на силикатных стеклах стеклах // Автометрия. 1988, N5, 0.33-46.

49. Бабукова М.В., Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т., Цехомский В.А. Создание и исследование фотоуправляемых планарнш волноводов на основе фотохромных стекол // Физика и химия стекла, 1986, т.12, N4, с.434-436.

50. Боргман В.А., Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т., Саввш В.В., Цветков А.Д. Фототерморефрактивный эффект в силикатные стеклах // Доклады АН СССР. 1989, т.309, N2, с.336-^339.

51. Glebov I.B., Nllconorov N.V., Petrovskii G.T., Kharchenko M.V Formation of optical elements by photothermo-lnducei crystallization of glass // Proceedings of SPIE "Optical Radiatioi Interaction with Matter". 1990, Vol.1440, p.24-35.

52. Глебов Л.Б., Никоноров H.B., Панышева Е.И., Петровский Г.Т. Саввин В.В., Туниманова И.В., Цехомский В.А. Мультихромные стекл - ноше материалы для записи объемных фазовых голограмм // Доклад АН СССР. 1990, т.314, N4, с.849-853.

53. Боргман В.А., Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Панышева Е.И. Петровский Г.Т., Саввин В.В., Туниманова И.В., Цехомский В.А

Способ получения голограмм на стекле на основе силикатных соединений //А. с. на изобретение N1780429 от 08.08.92.

54. Кучинский С.А., Никоноров Н.В., Панышева Б.И., Саввин В.В., Туниманова И. В. Свойства объемных фазовых голограмм на мультихромных стеклах // Оптика и спектроскопия. 1991, т.70, вып.6, с.1296-1300.

55. Глебов Л.Б., Нйконоров Н.В., Панышева Е.И., Петровский Г.Т., Саввин В.В., Туниманова И.В., Цехомский В.А. Новые возможности фоточувствительных стекол для записи объемных фазовых голограмм // Оптика и спектроскопия. 1992, т.73, вып.2, с.404-412.

56. Корр V.I., Mochalov I.V., Nikonorov N.V., Salachetdlnov I.P. Photoinduced second-order nonlinear susceptibility in lead silicate glasees and planar waveguides on their basis // Proceedings or SPIE "Laser applications". 1993, Vol.2097, p.458-461.

57. Копп В.И., Ыочалов И.В., Никоноров Н.В., Салахутдинов И.Ф. Светоиндуцированная нелинейная восприимчивость второго порядка в свинцово-силикатных стеклах и планарных волноводах на их основе // Известия Академии Наук, РАН, серия фаз. 1994, т.58, N2, с.146-149.

>8. Glebov L.B., Корр V.I., Mochalov I.V., Nikonorov N.V., Petrovskii G.T., Salahetdinov I.F. Second harmonic generation in the bulk oxide glasses // Proceedings of the 2 nd Conference "Fundamentals of Glass Soience and Technology". 1993, Venice, Italy, p.535-538.

¡9. Glebov L.B., Kopp V.I., Mochalov I.V., Nikonorov N.V., Salachetdlnov I.F., Petrovaky G.T. Second harmonic generation in the bulk oxide glasses and planar optical waveguides // Proceedings of SPIE "Nonlinear Optical Materials for Switching and Limiting". 1994, Vol.2229, p.2-5.

0. Kopp V.I., Mochalov I.V., Nikonorov N.V., Salachetdlnov I.F. Photoinduced recording In two-and multicomponent lead silicate glasses for optical waveguides // Proceedings of SPIE "Design, Simulation, and Fabrication of Optoelectronic Devices and Circuits". 1994, Vol.2150, p.314-318.

1. Nikonorov N.V., Glebov L.B., Petrovaky G.T., Cerqua-Rlchardson K.A. New oxide and non-oxide glasses for waveguide applications // Proceedings of SPIE "Properties and Characteristics of Optical Glass III". 1994, Vol.2287, p.200-212.

2. Глебов Л.Б., Евстропьев C.K., Нйконоров H.B., Петровский Г.Т., Щавелев О.С. Новый класс стекол для интегральной оптики // Доклады

АН СССР. 1988, т.298, N2, с.418-421.

63. Глебов Л.Б., Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Пленарные оптические волновода на цирконосиликатных стеклах, полученные диффузией калия // Оптико-механ. пром. 1990, N1, с.41-43.

64. Glebov L.B., Nikonorov N.V., Fetrovskii G.T., Tshavelev O.S. Ne* possibilities of glasses for integrated optics // Proceedings ol the XVI International Congress on glass. 1992, Madrid, Vol.3, p.427-432.

65. Glebov L.B., Nikonorov N.V., Petrovskii G.T. Planar optica] waveguides on glasses // Proceedings of the II International Flbei Optics Conference (ISFOC-92). 1992, St.Petersburg, Russia, p.250-255.

66. Журавель M.A., Колобкова E.B., Никоноров H.B. Пленарные волновод: на основе галловольфрамовофосфатных и алшониобиевофосфатнш стекол // Физика и химия стекла. 1994, т.20, N5, с.603-609.

67. Nikonorov N.V., Palagln D.A., Sljavelev O.S., Golovlna O.A. Plana] waveguides on laser phosphate glasses // Proceedings of the I International Fiber Optics Conference (ISPOC-92). 1992 St.Petersburg, Russia, p.132-137.

68. Глебов Л.Б., Евстропьев O.K., Никоноров H.B., Петровский Г.Т. Шаламайко Е.Е., Шаток Е.К. Поляризационная селекция излучения : пленарных волноводах на стекле // Доклады АН СССР. 1990, т.312 N2, с.358-360.

69. Евстропьев С.К., Захватова М.Б., Никоноров Н.В., Харченко М.В Способ изготовления пленарного волноводного поляризатора света / Патент N1826458 от 01.09.93.

70. Жилин А.А., Настай Е.Г., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т., Чуваев Т.И. Новые возможности оптических ситаллов для интегральной оптик // Физика и химия стекла. 1991, т.17, N6, с.936-941.

71. Бабукова М.В., Беренберг В.А., Глебов Л.Б., Никоноров Н.В. Петровский Г.Т., Терпугов B.C. Исследование диффузионны волноводов на неодимовых силикатных стеклах // Квантове электроника. 1985, т.12, N9, с.1973-1975.

72. Glebov L.B., Nikonorov N.V., Kharchenko M.V. Planar waveguides с photosensitive oxide materials // Proceedings of the 2 r International Fiber Optics Conference (ISPOC-92). 1992 St.Petersburg, Russia, p.256-261.

73. Никоноров H.B., Панышева Е.И., Туниманова И.В., Харченко M.I

Особенности окрашивания мультихромных стекол под действием лазерного излучения // Физика и химия стекла. 1993, т.19, N3, с.442-448.

!•• Глебов JI.5., Никоноров Н.В., Панышева Е.И., Туниманова И.В., Харченко М.В. Селектирующие свойства пленарных волноводов на основе мультихромного окрашивания стекол // Оптика и спектроскопия. 1990, т.68, вып.4, с.807-811. Геворкян С.Ш., Никоноров Н.В. Нелинейное поглощение в стеклах, легированных сероселенидом кадмия // Письма в ЖТФ. 1990, т. 16, вып.13, с.32-35.

i. Glebov I.B., Kolobkova E.V., Lipovskii A.A., Nikonorov N.V., Petrovaky G.T. CdS microcrystalllne-doped phosphorous glasses // Proceedings of SPIE "Nonlinear Optical Materials for Switching and Limiting". 1994, Vol.2229, p.6-11.

. Lipovskii A.A., Nikonorov N.V., Kharchenko M.V., Sitnikova A.A. Study of a silicate glaBS doped with Cd-S-Se nanocrystals and optical waveguides formed with Св-К ion exchange // Proceedings of SPIE "Integrated Optics and Microstructures IIя. 1994, Vol.2291, p.327-333.

. Kolobkova E.V., Lipovskii A.A., Nikonorov N.V., Sitnikova A.A. Phosphate glasses doped with CdS nanocrystals // Phys. Stat. Sol.(a). 1995, Vol.147, K65-K68.

. Болясникова Л.С., Глебов Л.Б., Демиденко В.А., Настай Е.Г., Никоноров Н.В., Овсянникова О.П., Петровский Г.Т. Галогенсодалитовые оптические керамики - новые материалы для интегральной оптики // Доклады АН СССР. 1990, т.310, N3, с.659-663.

, Лисененкова С.В., Шконоров Н.В., Соснин В.А., Настай Е.Г., Левин Ю.М., Болясникова Л.С., Овсянникова О.П., Демиденко В.А. Ионообменные свойства оптических галогенсодалитовых керамик // Неорганические материалы. РАН. 1993, т.29, N6, с.853-858.

, Болясникова Л.С., Глебов Л.Б., Демиденко В.А., Никоноров Н.В., Харченко М.В. Фотоиндуцированное изменение показателя поглощения в пленарных волноводах на основе йод-содалитовой керамики // Оптика и спектроскопия. 1990, т.69, вып.З, с.708-712. Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т. Селектирующие свойства планерных фотоуправляемых волноводов на основе фотохромных стекол // Квантовая электроника. 1986, т.13, N4, с.843-845.

83. 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, вып.З, с.617-621.

84. Глебов Л.Б., Доценко А.В., Никоноров Н.В., Цьшляев С.А. Селекция мод в пленарных фоточувствительных волноводах // Оптика и спектроскопия. 1987, т.62, вып.4, с.906-910.

85. Баринова Н.А., Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Харченко М.В. Поляризационная селекция мод в градиентных фоточувствительных планерных волноводах, управляемых внешним излучением // Оптика и спектроскопия. 1991, т.71, вып.4, с.691-69ь.

86. Глебов Л.Б., Евстропьев С.К., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т., Саввин В.В. Поляризационная селекция излучения в пленарных фоточувствительных волноводах на стеклах // Оптика и спектр. 1990, т.68, вып.З, с.682-685.

87. Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Петровский Г.Т., Харченко Н.В. Новый ввд записи голограмм в пленарных волноводах на стеклах // Доклады АН СССР. 1990, т.312, N4, с.862-864.

88. Глебов Л.Б., Никоноров Н.В., Харченко М.В. Способ записи голограмм в пленарном волноводе // А. с. на изобретение N1762655 от 15.06.92.

89. Salachetdinov I.P., Dmitriev D.A., Nikonorov N.V., Glebov L.B. Integrated optical refractive sensor for a liquid media // Proceedings of SPIE "Functional Photonics Integrated Circuits", 1995, Vol.2401, p.103-108.

90. Боргман В.А., Никоноров H.B., Харченко М.В. Периодические рельефные структуры на поверхности фотоситаллов // Оптический «урнал. 1992, N9, с.28-30.

91. Боргман В.А., Никоноров Н.В., Харченко М.В. Формирование поверхностей второго порядка при фототермоиндуцированной кристаллизации стекла // Оптический журнал. 1992, N11, с.59-62.

92. Дианов Е.М., Стародубов Д.С., Глебов Л.Б., Игнатьев А.И., . Никоноров Н.В., Салахутдинов И.Ф. Фотоиндуцированная генерация

второй гармоники в свинцово-силикатных стеклах с добавками титана и церия // Известия Академии Наук, РАН, серия физ. 1995, т.59, N12, с.2-4.