CN1234123A - 光学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学装置和一种以材料或组分的形式使用和制作相应光学装置的方法,该材料或组分具有空间变化的化学成分,通过扩散可迁移的物质(35)和改变温度(36,38,42,44)能够制成光学特性呈空间变化的光学材料或组分。本发明的方法很适于在用于制造光波导的光学材料中产生折射率变化,或用于在不同类型的光波导中产生周期性折射率变化。

Description

光学装置
发明领域
本发明涉及一种光学装置和一种以材料或组分的形式制作光学装置的方法，该材料或组分具有空间变化的化学成份，这种化学成份能够制成其光学特性呈空间变化的光学材料或组分。本发明的方法很适于在用于制造光波导的光学材料中产生折射率变化，或用于在不同类型的光波导中产生或形成周期性的折射率变化。
发明背景
众所周知，以SiO2为基质的掺锗纤维的折射率尤其可以通过把纤维在一定的吸收波段内暴露在紫外线的辐照下来改变。用于在全息页式写入法中产生部分折射率变化的紫外波长主要处于与锗关联的吸收带内，最大值在波长195nm附近和波长240nm附近，虽然也可使用其它的波长段，但这些其它的波长段通常需要更长的暴露时间。用全息页式写入法可以产生周期性的折射率变化，即所谓的布喇格光栅，它们在诸如电信和激光或传感器等几种运用中起波长选择反射镜或滤光器的作用。
在1993年10月的Physics World期刊中，Philip ST.J.Russell等人在pp.41-46页的“Fibre Gratings”一文里以及在PCT公开WO94/00784中对纤维光栅都进行了描述。
虽然折射率变化之后的实际过程并未完全建立，但普遍认为锗缺乏-Ge2+(例如，Atkins等人的US-A5,157,747)的浓度是最终光敏性的主要原因。材料的光敏性可以是暴露在给定的电磁辐照下材料折射率变化的能力。虽然光纤的光敏性可以由多种途径增强，但所使用的方法仍然高度依赖于对大约195nm和240nm波长的使用。对紫外光的敏感度可通过掺杂更多的GeO或GeO2和/或B2O3来增强。
Atkins等人的美国专利US5,500,031指出了一种通过加热与增强氢敏感性相结合来提高玻璃类材料折射率的方法。折射率的这种增高在600℃以上的温度时随温度的变化不稳定。该专利的说明书唯一地指出一种旨在在几秒的时间和高于500℃的范围内诱发化学反应的方法，并且不造成已扩散到材料中的材料或材料中的掺杂物质的扩散。为了导致扩散，把材料加热到800至1100℃的温度，并延长时间如几分钟或几小时。
到目前为止，通过扩散氢来增大某种光纤或波导的光敏性已成为可能。
发明概述
本发明的一个目的在于提供一种光学装置和一种使用具有空间变化的光学特性的光学材料的方法，以及制造这种光学材料的方法。光学材料的光学特性极大地受材料的化学成份影响，这种影响使得光学特性的空间变化通过材料化学成份的空间变化而获得。该方法适宜于产生空间变化的折射率，还适宜于获得光学材料的非线性和/或电光或磁光特性。
光学材料的空间化学成份的变化意味着光栅写入(gate writing)不再依赖各波长195nm和240nm，因为光敏性不再依赖与这些波长有关的锗缺陷。
为此目的，本发明提供一种具有化学成份呈空间变化的光学装置。该装置中已扩散有可迁移的物质，通过施加电磁辐射进行光写入而提供能量或通过让上述装置经受预定的温度变化，使这种物质参与上述装置中的或上述装置部分中的至少一种化学反应。
另外，上述装置中预定的温度变化导致没有参加化学反应的被扩散物质渗出或透过上述装置，通过改变由暴露在电磁辐射下所供给的能量而获得的预定的温度变化，或通过一些其它形式的能量产生的温度变化，导致该物质渗出或透过上述装置，由此改变该区域中的化学结构和光学特性。这就产生出一种装置，它具有空间变化的化学成份和空间变化的光学特性。
在本发明的一个实施例中，通过组合或重复在所述装置中扩散可迁移物质的至少两个步骤来制作所述装置，即光写入时提供能量，和为了将物质扩散到所述装置内而作预定的温度改变。
上述装置也是一种产生电磁辐射的装置。
在本发明的一个实施例中，通过下列步骤实现折射率的变化：向装置中扩散可迁移物质，把上述装置暴露在电磁辐照之下进行光写入或通过预定的温度变化来供给能量，以及为没有参加化学反应的可迁移物质的扩散进行预定的温度改变和对扩散出或透过上述装置的物质作预定的温度变化等步骤，实现折射率的变化。
在本发明的另一个实施例中，经过下列步骤实现光学特性的空间变化：在上述装置中扩散可迁移物质，把上述装置暴露在电磁辐照之下进行光写入或通过预定的温度变化来供给能量，为没有参加化学反应的可迁移物质的扩散进行预定的温度改变，和为上述装置中的物质扩散作预定的温度改变。
本发明还涉及一种在光学装置中通过下列步骤产生化学成份空间变化的方法：
-在上述装置中扩散至少一种可迁移物质；
-通过电磁辐射介质进行光写入而供给能量，或升高温度到预定的值，在被扩散的物质和光学装置之间至少引发一种化学反应；
-将装置的温度改变到预定的温度值，随之使没有参加化学反应的被扩散物质渗入或渗出上述装置；和
-通过改变把装置暴露在电磁辐射之下的能量供应或通过其它形式的能量供应，把上述装置的温度改变到一预定的温度值，使得该物质渗入或渗出上述装置，由此产生一个具有变化的光学特性的化学变化的装置。
另外，该方法也可包括这些步骤的结合或重复。
在本发明方法的一个实施例中，该光学装置包含氟，并且把氢或氮或氧或它们的化合物扩散到所述光学装置中，随之导致较高浓度的羟基，其与氟反应形成的氟化氢可以很容易地渗入或渗出上述装置中。
在本发明方法的另一个实施例中，该光学装置包含氦，并且把氢，氮，氧或它们的化合物扩散到所述光学装置中，随之导致较高浓度的羟基，其与氦化学反应形成的全部或部分由氢气和氦气组成的物质，可以很容易地渗入或渗出上述装置中。
在本发明方法的又一个实施例中，该光学装置包含碱金属，并且把氮，氧或它们的化合物扩散到材料中，随之增加羟基的浓度，其与碱金属反应形成的全部或部分由氢气和碱金属组成的物质，可以很容易地渗入或渗出上述装置中。
上述装置可以部分地包含二氧化硅(SiO2)和氧化锗(GeO2)及氟。也可部分地包含二氧化硅(SiO2)和氧化磷(P2O5)及所述的氟。
本发明装置适宜是一种传导电磁辐射的波导结构。该波导结构可以是一种光纤或其它已知的波导。
本方法的步骤可导致折射率变化。这些步骤还产生空间变化的光学特性，在本发明的一个实施例中，还包括上述装置的非线性和/或电-磁光特性。
附图简述
通过下列参考附图对本发明实施例的描述，本发明将更易于理解，其特点也变得更加清晰。
图1表示传统的光纤形式的光波导。
图2表示在一根光纤中用两束UV光全息写入光栅的实施例。
图3表示光纤的干涉仪导引运动同时写入光栅的图1实施例。
图4表示在光纤的干涉仪导引运动时写入光栅的实施例，而光纤在一个方向上用UV光照射。
图5表示利用UV光单光束经过相位掩模写入光栅的实施例。
图6是光纤的加热曲线图，并表示本发明的方法。
图7是表示在根据本发明的光栅中不同的温度如何与给定波导长度的反射相关联的曲线图。
图8表示根据本发明方法写入的光栅在被加热到高温后如何保持其反射率的曲线。
图9表示根据本发明的方法在上述反射率被恢复之后，如图8所示写入的光栅如何保持其反射率的曲线。
图10和11表示本发明的光纤用作传感器。
图12表示通过本发明光栅的介质后在某一特定的波长如何被反射和恢复的曲线。
优选实施例的详细描述
光学装置又被称作材料或组分中局部或周期变化的化学结构(成份)，通过向上述光学材料中扩散一种或多种物质，然后再造成或诱使被扩散的物质和上述光学材料之间局部或周期的化学反应来获得。另外，通过使那些没有参加反应的被扩散物质渗出材料或组分来避免光学装置或材料中的化学反应或结构变化。
化学反应的目的是在键连接结构中产生一种空间变化，即光学装置中给定的原子或分子具有空间变化的键连接结构。因为不同的分子成份根据其化学结构显示不同的扩散率，所以通过例如对光学材料加热，可以使给定的原子或分子显示空间变化的扩散率。因此，通过材料和扩散进的一种或多种物质的特定化学成份，可以产生某种原子的空间变化的浓度。
周期性变化的折射率可以通过例如周期性改变氟(F)浓度来产生，氟具有折射率降低效应。
本发明使得在波导中以全新的方式实现折射率的周期性变化，它具有这样的优点：用不必为早期所必须的波长段-大约195nm，240nm即可写入光栅-一个把光纤暴露在UV激光下产生光栅的过程，由此可以减少花费且使用较好的光源，并在光栅的制造中提供较大的灵活性。这源自于本发明的方法不依赖于锗缺乏这一事实，锗缺乏在大约195nm和240nm处有强吸收带，并具有在光学材料和渗入的物质之间导致化学反应的能力。因此，出于同样的原因，欲获得高的光敏性，可以用其它掺杂材料，而不是诸如锗和硼。
根据本发明在光学材料中产生的变化还非常稳定，因为这种变化是由上述材料化学成份的变化所造成的，这导致较长的使用寿命和周期性的折射率变化，折射率的周期性变化可以耐受长时间的高温，以下参见图9进行描述。
根据本发明得出了一个在光学材料中实现化学成份空间变化的方法，该方法包括步骤：
-在光学材料或装置中扩散一种可迁移的物质，即一种或多种不明显影响其结构的渗入或渗出材料的物质；
-通过把材料暴露在电磁辐射之下而提供能量到光写入或加热的介质中，在该区域中的扩散物质和光学材料之间导致至少一种化学反应；
-把光学材料的温度改变到预定的温度，以此将未参加上述化学反应的扩散物质渗入或渗出上述光学材料中；和
-通过电磁辐射或其它加速改变物质(原子/分子)对光学材料的渗入或渗出的温度改变手段，将光学材料的温度改变到一个预定的温度值，由此得到上述材料化学成份的变化和变化的光学特性。
这些温度变化可以借助烤炉或其它适宜于本目的的加热装置，或通过把光学装置或材料暴露到电磁辐射之下方便地实现。
US-A5,500,031的基本概念是向材料提供能量，以在其中引发化学反应，它只是本发明方法的一个步骤。让材料经受附加的、预定的温度变化是为了排出光学装置中未与所述装置发生化学反应的散射物质。温度的升高使得没有反应的物质渗出或渗入所述光学装置，而在光学装置中发生反应的物质将一点儿也不在某些区域如遭受紫外线辐射或加热的区域中扩散。
与本发明的方法截然相反，美国专利US5,500,031提出的温度升高是为了产生尽可能多的热致化学反应。该专利中提及的温度高于500℃的原因是在较低温度处发生化学反应之前H2/D2的主要部分能够扩散出材料。
以下将参考图6-8对本发明的方法步骤作更详细的描述。
本发明还涉及一种具有空间变化的化学成份并且有可迁移物质扩散其中的光学装置。通过把所述装置暴露在电磁辐射之下经光写入提供能量或通过加热所述装置提供能量，而将掺杂物质引进之后，该物质至少与光学装置进行一种化学反应。
该装置经过预定的温度变化，使得没有参加反应的被扩散物质渗出所述装置。
通过把上述装置暴露在电磁辐射下使其至少经受一种温度变化，或通过一些其它的途径改变上述温度，可加速空间变化的扩散物质(原子/分子)渗入或渗出所述装置，由此获得变化学成份和变光学特性的光学装置。
后者温度变化的目的是造成那些早先已在高温处与光学装置反应的物质扩散并能进一步地反应，由此改变光学装置的局域或空间的化学结构或成份。后者温度导致的扩散还可能包括在装置中较早存在的物质和已经扩散到装置中并再通过例如扩散及暴露在紫外线下或加热等而和玻璃发生化学反应的物质。该预定的温度改变既没有在美国专利US5,500,031中提及，也与该专利不相关。
本发明的方法可导致光学装置的化学结构或成份的变化，但这仅限于在装置中有可迁移物质渗入并随后导致化学反应的地方。与此不同地是，美国专利US5,500,031仅涉及在经H2/D2扩散和热处理的区域内产生化学反应。如果光学装置包括锗(在该专利中甚至是掺P-F的玻璃)实质上将造成折射率增大，这在本发明的情形中也得以实现。但是这种折射率增大随温度变化而变化。下面参照本发明见图8中的标号46所描述的实验，表明折射率的增加如同过程(在图8中的斜坡46之前)中的“擦除”，在掺杂物质扩散时，因导致的化学或结构的变化，光学装置中建立起随温度变化稳定的折射率变化(图8中斜坡46之后的增加)。
光学材料或组件的化学成份的变化使得折射率的大范围变化得以实现，由此使得本发明的方法非常适合写入式光波导结构。
本发明的方法用于以MCVD(改进的化学汽相淀积)形式对以SiO2为基质的纤维波导进行实验室中的试验，波导部分(芯)掺锗(Ge)和氟(F)。因为折射率的升高特性，锗被用于制作波导，也被用于与扩散在材料中的氢(H2)和/或氘共同产生羟基(-OH)。氟被用于试验中，因为它具有折射率下降特性，并在其它物质当中与羟基(-OH)发生化学反应产生氟化氢(HF)，氟化氢能够更迅速地渗入或渗出掺杂物质，即它对渗出波导芯是必不可少的。
在L.Holland,Chaplan和Hall,london1964年的“The Propertiesof Glass Surface”一文以及Technical Digest OFC’95中第178-179页的J.Kirchof等的“Hydrogen-Induced Hydroxyl Profiles in DopedSilica Layers”一文中对羟基和氟之间的化学反应作了描述。
用于锗缺乏光栅的写入和部分OH形成的氢活化(通过加载氢气来增强光敏性)，被Technical Digest OFC’95第162-163页P.J.Lemaire的“Enhanced UV Photosensitivity in Fibres andWaveguides by High Pressure Hydrogen Loading”文章所证实。在SPIE Vol.2044中第55-68页的D.L.Williams等人“PhotosensitiveIndex Changes in Germania Doped Silica Glass Fibres andWaveguides”一文中，对掺锗玻璃的光敏性和利用氢敏化的羟基的形成也作了讨论。
因为只与氢气结合的氟原子比与锗(Ge)或硅(Si)结合的氟有更高的扩散率，所以可以在氟(F)与Ge或Si的结合仅显示轻微扩散的同时，通过HF导致材料的渗入或渗出，使氟在波导芯中呈空间变化。
因为氟具有降低折射率的效果，所以氟含量的减少将导致折射率的增大。
1987年5月的Journal of Lightwave Technology,Vol.LT-5,No.5中的“Interactions of Hydrogen and Deuterium with SilicaOptical Fibers:A Review”文章，涉及玻璃中的氢和在包含Ge,P,F的不同类型玻璃中OH的形成。
这些可以用本发明方法形成的光学装置，包括具有变折射率类型的波导，光栅，用作传感器、光波长反射器、滤波器、应变量规、耐高温的温度传感器的光栅等。
不同材料的扩散通常可以用方程D=De-E/RT表示，其中，D0是一个常数，E是扩散过程的活化能，R=1.88cal/Kmol是气体常数，T是绝对温度。
氢活化和诱发的化学反应结合可改变材料的化学结构，这被用于局部地或周期地改变常数D0和E。某些特定原子或分子由于其不同的扩散速率，可以通过加热光学材料将其分离。
在掺氟和有羟基形成的情况中，会发生一种“二次”反应，这导致氟化氢(HF)的形成，其比与其它原子或分子结合的氟的扩散速率高。HF扩散的要求与氟和OH的存在与否相伴。这样，如果形成羟基，则在掺杂玻璃时将有很大的灵活性。故可以使用非锗的掺杂剂。
根据本发明，虽然在掺硼的锗光纤和标准的通信光纤这种仅包含锗和SiO的光纤中成功地尝试了写入“散射光栅”，但在HF的形成中存在着发生反应的有力证据。
与锗有关的各类光栅的共同特点是依据所使用光纤的类型，在超过大约500-900°的温度时它们消失，被擦除。根据本发明，依据所使用光纤的类型，在大约800-1000°的温度处“散射光栅”开始生长。
图1是一种类型的光纤10的结构横截面示意图，光纤10包括一光纤保护涂层(如树脂，聚合物等)和一个用作折射介质的包层14，它围绕光纤芯18。光纤的内部16和芯18在图1中被放大，图中的圆环表示例如按MCVD法淀积的二氧化硅。局部区域20由天然的二氧化硅组成，而包括向芯18延伸的圆环在内的区域22由纯或提炼的二氧化硅组成。光纤芯18掺锗。
曲线表示图1中截面上方沿光纤半径r的折射率n的变化。
为了使光纤传导光时没有大的损耗，采用全反射，这可以通过让光纤的波导部分具备高于包层的折射率来实现。另一个要求是在光纤中单模传播时相对于光纤芯直径的折射率差。
关于平面波导(基片)，则可按照与光纤适用的原理相同的原理制造并产生作用，即用高折射率的芯和低折射率的包层。在三层基底的情况下，中间层例如可以掺Ge和F，通过在基底中缓慢曝光写入波导。其它层掺入材料如SiO，不受写入过程的影响。
图2是写入一个光栅的布局和实施例示意图，该光栅借助透镜24聚焦在芯18上，在所示的情形中，采用了柱面透镜，同时用来自激光器的两束互相相干光波长为240nm的UV光26曝光(照射)。按前面所述，曝光的区域已被掺杂。在掺杂物质扩散进材料中且由于自身诱发的上述反应写入光栅之后，按照前述的方法对光纤加热。
图3是图2所示方法的示意图，但在此利用了光纤受干涉仪控制的运动，使得能在期望的光纤芯长度之内连续地写入光栅28。光纤沿箭头所示的方向移动，同时受干涉仪控制。圆弧30用于表示可以控制的写入过程的角度，使获得的光栅18具有所期望的性能。
图4表示另一个光栅写入的实施例，其中光纤的移动按照与图3所示实施例中相同的方式控制，但只将一束UV光26通过透镜32聚焦到光纤芯上。
图5表示写入光栅28的另一个实施例，其中，利用UV光26，经过所谓的相位插膜34在光纤芯18的特定区域内直接写入光栅。
虽然前面已经描述了利用UV光写入光栅，但应理解其它的电磁辐射也可以使用。
图6为表示根据本发明的方法在实验室环境中形成光栅步骤的曲线，温度作为纵坐标，写入光栅所需的时间作为横坐标。在图6中曲线所示的温度上升之前，光纤已经历过可迁移物质的扩散，这里该物质为氢气，然后再按照前述以及图2中的方法暴露在UV光之下。当这些没有因暴露在UV光下而参加化学反应的物质已经渗出光纤/光纤芯时，上升或上坡35以及温度保持恒定的水平36和水平38表示了本发明方法中的时间周期或步骤。
根据本方法，这些步骤可以合并或重复，这些步骤的发生伴随着温度的升高或温度变化至水平38，在水平38处从芯的扩散在第二个恒定的温度水平处继续。
由上升42标注的显著的温度升高和随后的温度下降44，之后，温度保持恒定超过四小时等构成本方法的步骤，在这些步骤中，物质(原子/分子)渗入或渗出光纤，具有本发明光学特性的写入光栅在其中形成，稳定持久的化学状态和耐热的光栅得以实现。
图7表示不同波长的反射率与温度变化有怎样的直接联系。
图8所示的曲线是图6所示曲线的一个放大部分(实线)，写入光栅的反射率曲线插在虚线中。横坐标上指示在大约四个小时处的斜坡46表示与锗相关的这类光栅在高温下如何被擦除。该曲线由根据本发明产生的光栅得出，展示出反射率48如何增长以及如何因物质的空间/时间扩散而重复，不管温度多高而变成一个随时间变化的恒定值。传统的光栅则不能达到。图8中的反射率被归一化了。
图9借助于曲线50，表示根据本发明产生的光栅在大约806-810℃的温度下如何在50小时周期内保持按百分比衡量的反射率的恒定。
图10所示，表示如何使未装载状态的光波导52馈送以方框(box)56的宽带光源。光的方向由中空箭头表示在该波导的芯18中。光栅28把光反射到光栅要被调谐到其上的窄带波长段内，如芯18中对于方框58中的实线箭头所示。初始光无反射地穿过光栅传播，如方框60中所示。
在图11中，图10中的波导已经过加载，如应变，加热，接触等，使得方框58中初始的反射波长段被移位，并导致方框64中完全不同于图10的波长段的反射，由此而使方框66中的光为穿过光栅28传播的而没有被反射波长的光。
图12所示的光栅也可以倾斜放置，使得被反射的波长引导出光纤52，以在另一个光纤中进行处理或读出。
应当理解，本发明并不局限于前述并图示的实施例，本发明仅由所附权利要求书的内容限定。

Claims (17)

1．一种具有空间变化的化学成份的光学装置(18,28,52)，其特征在于该光学装置(18)中扩散有可迁移的物质，通过电磁辐射进行光写入(24,26)而提供能量(26)或通过预定的温度变化供给能量(26)，致使这种物质至少参加光学装置(18,28,52)中的或光学装置(18,28,52)一部分中的一种化学反应；还在于该光学装置经历预定的温度变化(35,36,38)；还在于没有参加化学反应的被扩散物质渗出或渗入该光学装置中；还在于通过改变由该装置暴露在电磁辐射下所供给的能量而获得的预定的温度变化(42、44)，或通过一些其它形式能量产生的温度变化引起该物质渗出或渗入上述装置，由此改变该区域中的化学结构和光学特性，从而获得具有空间变化的化学成份和空间变化的光学特性的光学装置(18,28,52)。
2．根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于通过组合或重复至少下列两个步骤制造所述光学装置：在该光学装置中扩散可迁移物质；经过光写入(24,26)供给能量(26)；为在光学装置中扩散物质(42、44)作预定的温度改变(36,38,42,44)。
3．根据权利要求1和2所述的光学装置，其特征在于上述装置也是一种产生电磁辐射的装置(52)。
4．根据权利要求1-3所述的光学装置，其特征在于通过下列步骤在光学装置中产生折射率的变化：向装置中扩散可迁移物质，通过把上述装置暴露在电磁辐照之下进行光写入(24,26)或通过预定的温度变化向该装置供给能量(26)，以及为了没有参加化学反应的可迁移物质的扩散作预定的温度改变(42,44)，和为了该使物质渗出或渗入上述装置作预定的温度变化。
5．根据权利要求1-4所述的光学装置，其特征在于通过下列步骤实现光学特性的空间变化：向该装置中扩散可迁移物质，通过把上述装置暴露在电磁辐照之下进行光写入(24,26)或通过预定的温度变化而向该装置供给能量(26)，以及为了没有参加化学反应的可迁移物质的扩散作预定的温度改变(35)，和为了上述光学装置中的物质扩散作预定的温度改变。
6．一种提供具有化学成份空间变化的光学装置(52)的方法，其特征在于下列步骤：
-在该光学装置中扩散至少一种可迁移物质；
-通过电磁辐射介质进行光写入(24,26)供给能量(26)或升高到预定的温度值，在被扩散的物质和光学装置(52)之间引发至少一种化学反应；
-将光学装置(52)的温度改变到预定的温度值(35,36,38)，由此使没有参加上述化学反应的被扩散物质渗入或渗出该光学装置(52)；和
-改变把光学装置(52)暴露在电磁辐射之下的能量供应或其它形式的能量供应，把上述装置的温度改变到一预定的温度值(42,44)，使得该物质渗入或渗出上述装置，由此获得一个具有变化的光学特性的化学变化的装置。
7．根据权利要求6所述的方法，其特征在于组合或重复所述步骤(35,36,38,42,44)中的至少两步。
8．根据权利要求6和7所述的方法，其特征在于该光学装置(52)包含氟，经过扩散把氢、氮、氧或它们组合物供给到光学装置中，由此获得较高浓度的羟基，该羟基与氟反应而形成氢氧化氟，该氢氧化氟可以很容易地渗入或渗出上述装置。
9．根据权利要求6和7所述的方法，其特征在于该光学装置(52)包含氦，经过扩散把氢、氮、氧或它们的组合物扩散到光学装置中，由此获得较高浓度的羟基，其与上述氦化学反应而形成全部或部分由氢气和氦气组成的物质，该物质可以很容易地渗入或渗出上述光学装置中。
10．根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于该光学装置(52)包含碱金属，经过扩散把氢、氮，氧或它们的组合提供到光学装置(52)中，从而获得较高浓度的羟基，其与上述碱金属反应而形成全部或部分由氢气和碱金属组成的物质，该物质可以很容易地渗入或渗出上述光学装置中。
11．根据权利要求8-10所述的方法，其特征在于该光学装置部分地包含二氧化硅(SiO2)和氧化锗(GeO2)及氟。
12．根据权利要求8-11所述的方法，其特征在于该光学装置部分地包含二氧化硅(SiO2)，氧化磷(P2O5)及氟。
13．根据权利要求6-12所述的方法，其特征在于该光学装置是一种导引电磁辐射的波导结构。
14．根据权利要求13所述的方法，其特征在于该波导结构是一种光纤(52)。
15．根据权利要求6-14所述的方法，其特征在于上述步骤导致折射率的变化。
16．根据权利要求6-15所述的方法，其特征在于上述步骤导致空间变化的光学特性。
17．根据权利要求16所述的方法，其特征在于上述特性是光学装置的非线性变化和/或光学装置的电-磁光学特性。
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