Abstract

The usefulness of the SiO2–Si3N4 system for gradient-index optics has been investigated. Dispersion data, temperature dependence of the refractive index, and physical properties are presented. Preparation techniques are discussed.

© 1982 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. T. Moore, Appl. Opt. 19, 1035 (1980).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. N. C. Tombs, F. A. Sewell, J. J. Comer, J. Electrochem. Soc. 116, 862 (1969).
    [CrossRef]
  3. M. J. Rand, J. F. Roberts, J. Electrochem. Soc. 120, 446 (1973).
    [CrossRef]
  4. T. L. Chu, J. R. Szedon, C. H. Lee, J. Electrochem. Soc. 115, 318 (1968).
    [CrossRef]
  5. A. K. Gaind, G. K. Ackermann, V. J. Lucarini, R. L. Bratter, J. Electrochem. Soc. 124, 599 (1977).
    [CrossRef]
  6. D. M. Brown, P. V. Gray, F. K. Heumann, H. R. Philipp, E. A. Taft, J. Electrochem. Soc. 115, 311 (1968).
    [CrossRef]
  7. A. K. Gaind, E. A. Hearn, J. Electrochem. Soc. 125, 139 (1978).
    [CrossRef]
  8. R. C. Weast, Ed., Handbook of Chemistry and Physics (CRC Press, Cleveland, 1972–1973).
  9. H. R. Philipp, J. Electrochem. Soc. 120, 295 (1973).
    [CrossRef]
  10. K. H. Jack, in Nitrogen Ceramics, F. L. Riley, Ed. (Nordhoff, Leyden, 1977).
  11. R. R. Wusirika, C. K. Chyung, J. Non-Cryst. Solids 38 & 39, 39 (1980).
    [CrossRef]
  12. K. R. Shillito, R. R. Wills, R. B. Bennett, J. Am. Ceram. Soc. 61, 537 (1978).
    [CrossRef]
  13. R. E. Loehman, J. Am. Ceram. Soc. 62, 491 (1979).
    [CrossRef]
  14. R. E. Loehman, J. Non-Cryst. Solids 42, 433 (1980).
    [CrossRef]
  15. G. H. Frischat, C. Schrimpf, J. Am. Ceram. Soc. 63, 714 (1980).
    [CrossRef]
  16. P. E. Jankowski, S. H. Risbud, J. Am. Ceram. Soc. 63, 352 (1980).
    [CrossRef]
  17. K. Fajans, N. J. Kreidl, J. Am. Ceram. Soc. 31, 105 (1948).
    [CrossRef]
  18. H. Nagai, T. Niimi, J. Electrochem. Soc. 115, 671 (1968).
    [CrossRef]
  19. T. Bååk, J. Opt. Soc. Am. 59, 851 (1969).
    [CrossRef]
  20. H. R. Philipp, E. A. Taft, Phys. Rev. A 136, 1445 (1964).
  21. C. W. Bates, Appl. Opt. 15, 2976 (1976).
    [CrossRef] [PubMed]
  22. H. J. Stein, J. Appl. Phys. 47, 3421 (1976).
    [CrossRef]
  23. T. F. Retajczyk, A. K. Sinha, Thin Solid Films 70, 241 (1980).
    [CrossRef]
  24. C. E. Morosanu, Thin Solid Films 65, 171 (1980).
    [CrossRef]
  25. K. Niihara, T. Hirai, J. Mater. Sci. 12, 1243 (1977).
    [CrossRef]
  26. F. M. Ernsberger “Elasticity and Strength in Glasses,” in Glass: Science and Technology, Vol. 5, D. R. Uhlmann, N. J. Kreidl, Eds. (Academic, New York, 1980).
  27. W. Kern, V. S. Ban in Thin Film Processes, J. L. Vossen, W. Kern, Eds. (Academic, New York, 1978).
  28. K. Niihara, T. Hirai, J. Mater. Sci. 11, 593 (1976).
    [CrossRef]

1980 (7)

R. R. Wusirika, C. K. Chyung, J. Non-Cryst. Solids 38 & 39, 39 (1980).
[CrossRef]

R. E. Loehman, J. Non-Cryst. Solids 42, 433 (1980).
[CrossRef]

G. H. Frischat, C. Schrimpf, J. Am. Ceram. Soc. 63, 714 (1980).
[CrossRef]

P. E. Jankowski, S. H. Risbud, J. Am. Ceram. Soc. 63, 352 (1980).
[CrossRef]

T. F. Retajczyk, A. K. Sinha, Thin Solid Films 70, 241 (1980).
[CrossRef]

C. E. Morosanu, Thin Solid Films 65, 171 (1980).
[CrossRef]

D. T. Moore, Appl. Opt. 19, 1035 (1980).
[CrossRef] [PubMed]

1979 (1)

R. E. Loehman, J. Am. Ceram. Soc. 62, 491 (1979).
[CrossRef]

1978 (2)

K. R. Shillito, R. R. Wills, R. B. Bennett, J. Am. Ceram. Soc. 61, 537 (1978).
[CrossRef]

A. K. Gaind, E. A. Hearn, J. Electrochem. Soc. 125, 139 (1978).
[CrossRef]

1977 (2)

A. K. Gaind, G. K. Ackermann, V. J. Lucarini, R. L. Bratter, J. Electrochem. Soc. 124, 599 (1977).
[CrossRef]

K. Niihara, T. Hirai, J. Mater. Sci. 12, 1243 (1977).
[CrossRef]

1976 (3)

K. Niihara, T. Hirai, J. Mater. Sci. 11, 593 (1976).
[CrossRef]

C. W. Bates, Appl. Opt. 15, 2976 (1976).
[CrossRef] [PubMed]

H. J. Stein, J. Appl. Phys. 47, 3421 (1976).
[CrossRef]

1973 (2)

M. J. Rand, J. F. Roberts, J. Electrochem. Soc. 120, 446 (1973).
[CrossRef]

H. R. Philipp, J. Electrochem. Soc. 120, 295 (1973).
[CrossRef]

1969 (2)

N. C. Tombs, F. A. Sewell, J. J. Comer, J. Electrochem. Soc. 116, 862 (1969).
[CrossRef]

T. Bååk, J. Opt. Soc. Am. 59, 851 (1969).
[CrossRef]

1968 (3)

H. Nagai, T. Niimi, J. Electrochem. Soc. 115, 671 (1968).
[CrossRef]

T. L. Chu, J. R. Szedon, C. H. Lee, J. Electrochem. Soc. 115, 318 (1968).
[CrossRef]

D. M. Brown, P. V. Gray, F. K. Heumann, H. R. Philipp, E. A. Taft, J. Electrochem. Soc. 115, 311 (1968).
[CrossRef]

1964 (1)

H. R. Philipp, E. A. Taft, Phys. Rev. A 136, 1445 (1964).

1948 (1)

K. Fajans, N. J. Kreidl, J. Am. Ceram. Soc. 31, 105 (1948).
[CrossRef]

Ackermann, G. K.

A. K. Gaind, G. K. Ackermann, V. J. Lucarini, R. L. Bratter, J. Electrochem. Soc. 124, 599 (1977).
[CrossRef]

Bååk, T.

Ban, V. S.

W. Kern, V. S. Ban in Thin Film Processes, J. L. Vossen, W. Kern, Eds. (Academic, New York, 1978).

Bates, C. W.

Bennett, R. B.

K. R. Shillito, R. R. Wills, R. B. Bennett, J. Am. Ceram. Soc. 61, 537 (1978).
[CrossRef]

Bratter, R. L.

A. K. Gaind, G. K. Ackermann, V. J. Lucarini, R. L. Bratter, J. Electrochem. Soc. 124, 599 (1977).
[CrossRef]

Brown, D. M.

D. M. Brown, P. V. Gray, F. K. Heumann, H. R. Philipp, E. A. Taft, J. Electrochem. Soc. 115, 311 (1968).
[CrossRef]

Chu, T. L.

T. L. Chu, J. R. Szedon, C. H. Lee, J. Electrochem. Soc. 115, 318 (1968).
[CrossRef]

Chyung, C. K.

R. R. Wusirika, C. K. Chyung, J. Non-Cryst. Solids 38 & 39, 39 (1980).
[CrossRef]

Comer, J. J.

N. C. Tombs, F. A. Sewell, J. J. Comer, J. Electrochem. Soc. 116, 862 (1969).
[CrossRef]

Ernsberger, F. M.

F. M. Ernsberger “Elasticity and Strength in Glasses,” in Glass: Science and Technology, Vol. 5, D. R. Uhlmann, N. J. Kreidl, Eds. (Academic, New York, 1980).

Fajans, K.

K. Fajans, N. J. Kreidl, J. Am. Ceram. Soc. 31, 105 (1948).
[CrossRef]

Frischat, G. H.

G. H. Frischat, C. Schrimpf, J. Am. Ceram. Soc. 63, 714 (1980).
[CrossRef]

Gaind, A. K.

A. K. Gaind, E. A. Hearn, J. Electrochem. Soc. 125, 139 (1978).
[CrossRef]

A. K. Gaind, G. K. Ackermann, V. J. Lucarini, R. L. Bratter, J. Electrochem. Soc. 124, 599 (1977).
[CrossRef]

Gray, P. V.

D. M. Brown, P. V. Gray, F. K. Heumann, H. R. Philipp, E. A. Taft, J. Electrochem. Soc. 115, 311 (1968).
[CrossRef]

Hearn, E. A.

A. K. Gaind, E. A. Hearn, J. Electrochem. Soc. 125, 139 (1978).
[CrossRef]

Heumann, F. K.

D. M. Brown, P. V. Gray, F. K. Heumann, H. R. Philipp, E. A. Taft, J. Electrochem. Soc. 115, 311 (1968).
[CrossRef]

Hirai, T.

K. Niihara, T. Hirai, J. Mater. Sci. 12, 1243 (1977).
[CrossRef]

K. Niihara, T. Hirai, J. Mater. Sci. 11, 593 (1976).
[CrossRef]

Jack, K. H.

K. H. Jack, in Nitrogen Ceramics, F. L. Riley, Ed. (Nordhoff, Leyden, 1977).

Jankowski, P. E.

P. E. Jankowski, S. H. Risbud, J. Am. Ceram. Soc. 63, 352 (1980).
[CrossRef]

Kern, W.

W. Kern, V. S. Ban in Thin Film Processes, J. L. Vossen, W. Kern, Eds. (Academic, New York, 1978).

Kreidl, N. J.

K. Fajans, N. J. Kreidl, J. Am. Ceram. Soc. 31, 105 (1948).
[CrossRef]

Lee, C. H.

T. L. Chu, J. R. Szedon, C. H. Lee, J. Electrochem. Soc. 115, 318 (1968).
[CrossRef]

Loehman, R. E.

R. E. Loehman, J. Non-Cryst. Solids 42, 433 (1980).
[CrossRef]

R. E. Loehman, J. Am. Ceram. Soc. 62, 491 (1979).
[CrossRef]

Lucarini, V. J.

A. K. Gaind, G. K. Ackermann, V. J. Lucarini, R. L. Bratter, J. Electrochem. Soc. 124, 599 (1977).
[CrossRef]

Moore, D. T.

Morosanu, C. E.

C. E. Morosanu, Thin Solid Films 65, 171 (1980).
[CrossRef]

Nagai, H.

H. Nagai, T. Niimi, J. Electrochem. Soc. 115, 671 (1968).
[CrossRef]

Niihara, K.

K. Niihara, T. Hirai, J. Mater. Sci. 12, 1243 (1977).
[CrossRef]

K. Niihara, T. Hirai, J. Mater. Sci. 11, 593 (1976).
[CrossRef]

Niimi, T.

H. Nagai, T. Niimi, J. Electrochem. Soc. 115, 671 (1968).
[CrossRef]

Philipp, H. R.

H. R. Philipp, J. Electrochem. Soc. 120, 295 (1973).
[CrossRef]

D. M. Brown, P. V. Gray, F. K. Heumann, H. R. Philipp, E. A. Taft, J. Electrochem. Soc. 115, 311 (1968).
[CrossRef]

H. R. Philipp, E. A. Taft, Phys. Rev. A 136, 1445 (1964).

Rand, M. J.

M. J. Rand, J. F. Roberts, J. Electrochem. Soc. 120, 446 (1973).
[CrossRef]

Retajczyk, T. F.

T. F. Retajczyk, A. K. Sinha, Thin Solid Films 70, 241 (1980).
[CrossRef]

Risbud, S. H.

P. E. Jankowski, S. H. Risbud, J. Am. Ceram. Soc. 63, 352 (1980).
[CrossRef]

Roberts, J. F.

M. J. Rand, J. F. Roberts, J. Electrochem. Soc. 120, 446 (1973).
[CrossRef]

Schrimpf, C.

G. H. Frischat, C. Schrimpf, J. Am. Ceram. Soc. 63, 714 (1980).
[CrossRef]

Sewell, F. A.

N. C. Tombs, F. A. Sewell, J. J. Comer, J. Electrochem. Soc. 116, 862 (1969).
[CrossRef]

Shillito, K. R.

K. R. Shillito, R. R. Wills, R. B. Bennett, J. Am. Ceram. Soc. 61, 537 (1978).
[CrossRef]

Sinha, A. K.

T. F. Retajczyk, A. K. Sinha, Thin Solid Films 70, 241 (1980).
[CrossRef]

Stein, H. J.

H. J. Stein, J. Appl. Phys. 47, 3421 (1976).
[CrossRef]

Szedon, J. R.

T. L. Chu, J. R. Szedon, C. H. Lee, J. Electrochem. Soc. 115, 318 (1968).
[CrossRef]

Taft, E. A.

D. M. Brown, P. V. Gray, F. K. Heumann, H. R. Philipp, E. A. Taft, J. Electrochem. Soc. 115, 311 (1968).
[CrossRef]

H. R. Philipp, E. A. Taft, Phys. Rev. A 136, 1445 (1964).

Tombs, N. C.

N. C. Tombs, F. A. Sewell, J. J. Comer, J. Electrochem. Soc. 116, 862 (1969).
[CrossRef]

Wills, R. R.

K. R. Shillito, R. R. Wills, R. B. Bennett, J. Am. Ceram. Soc. 61, 537 (1978).
[CrossRef]

Wusirika, R. R.

R. R. Wusirika, C. K. Chyung, J. Non-Cryst. Solids 38 & 39, 39 (1980).
[CrossRef]

Appl. Opt. (2)

J. Am. Ceram. Soc. (5)

K. R. Shillito, R. R. Wills, R. B. Bennett, J. Am. Ceram. Soc. 61, 537 (1978).
[CrossRef]

R. E. Loehman, J. Am. Ceram. Soc. 62, 491 (1979).
[CrossRef]

G. H. Frischat, C. Schrimpf, J. Am. Ceram. Soc. 63, 714 (1980).
[CrossRef]

P. E. Jankowski, S. H. Risbud, J. Am. Ceram. Soc. 63, 352 (1980).
[CrossRef]

K. Fajans, N. J. Kreidl, J. Am. Ceram. Soc. 31, 105 (1948).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

H. J. Stein, J. Appl. Phys. 47, 3421 (1976).
[CrossRef]

J. Electrochem. Soc. (8)

H. Nagai, T. Niimi, J. Electrochem. Soc. 115, 671 (1968).
[CrossRef]

H. R. Philipp, J. Electrochem. Soc. 120, 295 (1973).
[CrossRef]

N. C. Tombs, F. A. Sewell, J. J. Comer, J. Electrochem. Soc. 116, 862 (1969).
[CrossRef]

M. J. Rand, J. F. Roberts, J. Electrochem. Soc. 120, 446 (1973).
[CrossRef]

T. L. Chu, J. R. Szedon, C. H. Lee, J. Electrochem. Soc. 115, 318 (1968).
[CrossRef]

A. K. Gaind, G. K. Ackermann, V. J. Lucarini, R. L. Bratter, J. Electrochem. Soc. 124, 599 (1977).
[CrossRef]

D. M. Brown, P. V. Gray, F. K. Heumann, H. R. Philipp, E. A. Taft, J. Electrochem. Soc. 115, 311 (1968).
[CrossRef]

A. K. Gaind, E. A. Hearn, J. Electrochem. Soc. 125, 139 (1978).
[CrossRef]

J. Mater. Sci. (2)

K. Niihara, T. Hirai, J. Mater. Sci. 12, 1243 (1977).
[CrossRef]

K. Niihara, T. Hirai, J. Mater. Sci. 11, 593 (1976).
[CrossRef]

J. Non-Cryst. Solids (2)

R. R. Wusirika, C. K. Chyung, J. Non-Cryst. Solids 38 & 39, 39 (1980).
[CrossRef]

R. E. Loehman, J. Non-Cryst. Solids 42, 433 (1980).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. (1)

Phys. Rev. A (1)

H. R. Philipp, E. A. Taft, Phys. Rev. A 136, 1445 (1964).

Thin Solid Films (2)

T. F. Retajczyk, A. K. Sinha, Thin Solid Films 70, 241 (1980).
[CrossRef]

C. E. Morosanu, Thin Solid Films 65, 171 (1980).
[CrossRef]

Other (4)

F. M. Ernsberger “Elasticity and Strength in Glasses,” in Glass: Science and Technology, Vol. 5, D. R. Uhlmann, N. J. Kreidl, Eds. (Academic, New York, 1980).

W. Kern, V. S. Ban in Thin Film Processes, J. L. Vossen, W. Kern, Eds. (Academic, New York, 1978).

K. H. Jack, in Nitrogen Ceramics, F. L. Riley, Ed. (Nordhoff, Leyden, 1977).

R. C. Weast, Ed., Handbook of Chemistry and Physics (CRC Press, Cleveland, 1972–1973).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Index of refraction as a function of composition of the SiO2–Si3N4 system.

Fig. 2
Fig. 2

Abbe number as a function of composition of the SiO2–Si3N4 system.

Fig. 3
Fig. 3

(dn/dT)/n − 1 as a function of 1/λ2 for vitreous Si3N4 (◬) and SiO2, measured (⊙) calculated (x).

Tables (2)

Tables Icon

Table I Optical Properties of the SiO2–Si3N4 System

Tables Icon

Table II dn/dT for SiO2 and Si3N4

Equations (12)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

n SiON = x SiO 2 · n SiO 2 + x Si 3 N 4 · n Si 3 N 4 ,
x SiO 2 + x Si 3 N 4 = 1 ,
n SiO 2 2 - 1 = 1.09877 λ 2 λ 2 - 92.4317 2 ,
n Si 3 N 4 2 - 1 = 2.8939 λ 2 λ 2 - 139.67 2 .
R = n d 2 - 1 n d 2 + 2 M ρ ,
R O 2 - = 3.68 cm 3 / O 2 - ,
R N 3 - = 5.66 cm 3 / N 3 - .
n S i O 2 2 - 1 = 1.1008 λ 2 λ 2 - 94.025 2 .
n Si 3 N 4 2 - 1 = 2.8960 λ 2 λ 2 - 140.10 2 .
vitreous Si 3 N 4 : α = 1.6 × 10 - 6 / K ,
crystalline Si 3 N 4 : α = 4.2 × 10 - 6 / K .
α SiON = x SiO 2 · α SiO 2 + x Si 3 N 4 · α Si 3 N 4 .

Metrics