The production of optical waveguides by ion implantation: the case of rutile

 

J. Rickards*, R. Trejo–Luna, E. Flores–Romero, J.I. Golzarri, and G. Espinosa**

 

Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México, Apartado Postal 20–364, México, D.F. México, e–mails: * rickards@fisica.unam.mx; ** espinosa@fisica.unam.mx

 

Recibido el 10 de marzo de 2010
Aceptado el 31 de agosto de 2010

 

Abstract

With the purpose of developing optoelectronic devices, optical waveguides have been produced by ion implantation in many solids. The implantation process creates a damaged layer near the end of the ion trajectories, with a consequent reduction of density and index of refraction. This produces an optical barrier at a depth of a few microns, depending on the type of ion and its energy. The barrier and the surface constitute a planar waveguide. Rutile (TiO² tetragonal structure) single crystals were implanted with 7 MeV carbon ions using the Instituto de Física 3 MV Pelletron Accelerator, in the (100) and (001) directions, and Poly Allyl Diglycol Carbonate (PADC) as detection material. The waveguides were observed using the coupled prism technique, which indicated differences in the waveguides produced for different directions due to crystal anisotropy.

Keywords: Optical waveguides; ion implantation; rutile.

 

Resumen

En un gran número de sólidos se han producido guías de onda ópticas por implantación de iones, con el propósito de desarrollar dispositivos opto–electronicos. La implantación produce una capa con daños en la estructura, reduciendo la densidad y el índice de refracción. Esto da lugar a una barrera óptica a una profundidad de algunos micrómetros, dependiendo del tipo de ion y su energía. La barrera y la superficie forman una guía de onda. Se produjeron guías de onda planas en rutilo (TiO² con estructura tetragonal) por implantación de iones de carbono de 7 MeV con el Acelerador Pelletron del Instituto de Física de 3 MeV, en las direcciones (100) y (001), usando policarbonato allil diglicol (PADC) como material detector. Las guías de onda producidas fueron observadas usando la técnica de prisma acoplado, y se observaron diferencias debidas a la anisotropía de los cristales.

Descriptores: Guías de onda ópticas; implantación de iones; rutilo.

 

PACS: 42.82; 41.75

 

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Acknowledgements

The technical support of K. Lopez and F. Jaimes is gratefully acknowledged. This work was partially supported by PAPIIT–DGAPA–UNAM project 1N101910.

 

References

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