多层光学结构制造技术

一种整体的光学结构，包括多个层，每个层具有限定在部分层中的隔离的光学路径。所述整体的光学结构可用作光纤预成品。可选地或另外地，整体的光学结构可包括在所述结构的一个或多个层中的集成光学电路。可通过使基底多次通过流动的微粒流穿行而形成所述整体的光学结构。在固化之后，沉积的微粒形成光学材料。挠性光纤包括沿着光纤的长度方向延伸的多个独立的光通道。所述纤维可从合适的预成品拉制。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多层光学结构，其包括诸如玻璃和晶体材料的光学材料层。具体地，本专利技术涉及具有不同光学特性的多层光学层的结构，用于例如平面光学器件、光纤、光纤预成品、光学存储器等。
技术介绍
将机械、电和/或光学元件组合或集成为集成器件对材料的加工产生了巨大的需求。而且，理想地是在相同的体积内放置更多的集成器件。为了制成这样的集成结构，在基底上应用带有选定特性的特定组件受到了很大的关注。为了形成带有高质量光学材料的光学器件，涂层或材料层通常是高度均匀的。现今使用的光学通讯的光波长为1.3～1.6微米。光学波导管的尺寸通常是波长的许多倍。因此，光学结构的尺寸可从几微米到100微米，这取决于光学模式的需求和其他因素。包括基于互联网系统的通讯和信息技术的突飞猛进促使全球范围内的一致努力来实现光通讯网络，以通过光学通讯获得大的带宽。利用密集波分复用技术，可进一步扩展光纤技术的容量。随着需求的增加，需要更多的通道来实现系统功能。复杂性增强的光学组件的制造需要沉积带有复杂性增强的结构和/或组件的高质量光学材料。而且，光学材料必需成特定的器件。光学材料的基本特性包括表面质量、均匀度和光学质量。光学质量指的是足够小的吸收率和散射损失，从而获得所需的传输水平。光学质量也包括诸如折射率和双折射性的光学性质均匀性。另外，光学质量受界面质量，例如核心层和包覆层之间的界面质量的影响。对于二氧化硅(SiO2)和几种其他材料，光传输的优选形式是玻璃，而对于一些其他材料，单晶体形式可能具有最高质量的光学传输。几种方法被用于和/或被推荐用于所述光学材料的沉积。这些方法包括，例如烟流水解沉积(flame hydrolysis deposition)、化学蒸气沉积、物理蒸气沉积、溶液-凝胶化学沉积和离子植入。烟流水解沉积和几种形式的化学蒸气沉积已在用作纤维光学元件的玻璃纤维的生产中成功地应用。烟流水解沉积涉及氢-氧焰的使用，以便使气态前驱体反应以形成作为基底表面上的涂层的光学材料的颗粒。该涂层的后续热处理可导致均匀光学材料的形成，该光学材料一般是玻璃材料。将为参杂物或理想配比组分的不同元素引入所需的成分中是困难的。具体地，将元素混合以形成用于光学材料的复杂成分，具有挑战性。如果将特别复杂的组分置于结构中的特定位置，那么将更具挑战性。已经开发出了几种利用激光热解法生产高均匀度亚微米和纳米级的微粒的方法。高均匀微粒优选地用于各种器件的制造，这些器件包括例如用于电池、抛光组分、催化剂、光学显示的荧光物质。激光热解法包括驱动反应物流进行化学反应的强光束，从而在离开激光束之后，随着所述物流的快速冷却形成高均匀度的微粒。激光热解法具有的优点是可将各种不同的元素结合到微粒组分中。
技术实现思路
第一方面，本专利技术涉及一种整体光学结构，该结构包括多个层，每个层具有限定在部分层中的隔离的光学路径。所述整体光学结构可包括一个或多个集成光学电路。在一些实施例中，尤其对于用作预成品的，整体光学结构可包括多个隔离的光学路径，所述光学路径包括延伸通过至少所述结构的一个线性尺寸的光学芯。另一方面，本专利技术涉及一种用于形成整体光学结构的方法，所述方法包括使结构多次通过微粒的流动物流穿行。微粒的组分在所述穿行之间改变。微粒形成多层，每一层具有固化后的光学材料，同时多个层具有在部分该层中限定的隔离路径。特定的层横过该层可具有或不具有均匀的光学特性。又一方面，本专利技术涉及一种挠性光纤，该光纤具有多个独立的光通道。所述光通道包括沿光纤的长度方向延伸的芯光学材料。而且，本专利技术涉及一种用于形成光纤的方法，包括在将预成品加热到软化温度的同时，拉制形成图案/分层的预成品，从而形成光纤。光纤具有包括芯光学材料的多个独立的光通道。另外，本专利技术涉及一种计算机，该计算机包括存储多个程序的永久性光学存储器，所述程序是可选择性访问的。而且，本专利技术涉及一种用于形成结构的方法，该结构具有至少三个微粒涂层，每个涂层覆盖至少基底表面的一部分，所述方法包括至少将微粒流的一部分沉积到基底上。微粒的沉积包括在不超过大约1分钟的时间内将基底移动通过微粒流三次。在其他实施例中，本专利技术涉及光纤预成品，该光纤预成品包括多层光学材料，该光学材料形成延伸通过所述结构的直线尺寸的多个隔离的光学路径。而且，本专利技术涉及操作计算机的方法，该方法包括从永久性光学存储器中选择程序，以及执行该程序。所述永久性光学存储器包含多个程序。本领域的技术人员在详细阅读后续的附图和说明后，将明白本专利技术的其它系统、方法、特征和优点。本专利技术旨在将所述其它系统、方法、特征和优点包括在说明书、本专利技术的保护范围内，并且由后附的权利要求所保护。附图说明图1是侧视图，示出了用于以高生产率进行粉末的激光热解合成的反应室；图2是示意图，示出了用于将蒸气/气体反应物输送至流动反应系统，例如图1中的激光反应器的反应物输送系统。图3是侧剖视图，示出了带有气溶胶发生器的反应物内喷嘴，用于将气溶胶和气体/蒸气输送到反应室中，其中剖面是沿插图的线3-3截取的，插图示出了狭长反应物入口的顶视图。图4是沿图3中的插图中的线4-4截取的图3的反应物入口喷嘴的侧剖视图。图5是一光反应沉积装置的示意图，该光反应装置形成有具有通过导管连接到分离的涂敷室的微粒产生装置。图6是一涂敷室的透视图，其中室壁是透明的，以便允许看到内部成分。图7是透视图，示出对着安装在转台上的基底的微粒喷嘴。图8是示意图，示出一光反应沉积装置，其中在微粒生产室中将微粒涂层涂敷在基底上。图9是透视图，示出了将反应物输送到位于基底附近的反应区的反应物喷嘴。图10是沿线10-10截取的图9中的装置的剖视图。图11是透视图，示出了光反应沉积室的一实施例。图12是图11中光反应沉积室的反应室的放大视图。图13是图12中反应室的基底支承的放大视图。图14是透视图，示出了光学材料的形成图案的层。图15是在沉积一上包覆层之后图14的材料的侧视图。图16是一光学电路的透视图。图17是沿线17-17截取的图16中的光学电路的剖视图。图18是多层光学结构的透视图。图19是多层光学结构的特定实施例的侧视图。图20是剖视图，示出了沿着具有多个光学路径的层截取的多层光学结构。图21是多芯/形成图案的预成品的侧视图。图22是沿图21中线22-22截取的图21中多芯/形成图案的预成品的剖视图。具体实施例方式可在多个层和/或多个层中的一部分中具有选定光学性质的多层光学材料中制出复杂的光学结构。这些复杂的结构可有效地用来获得提高的光学传输和处理能力。聚焦辐射(例如光线)反应沉积(focused light reactivedeposition)是形成具有例如不同的折射率和/或组分的分层材料以将适合的光学特性引入多层结构的特定层或部分层的通用方法。在具体关注的实施例中，形成多层结构以将所需的光学通道/路径结合在光学分离的多个层中，在一些实施例中，是在一个层中的光学分离的通道处。所述多层结构可适于形成多尺寸的带有单独层的光学结构，该单独层可选地起带有集成光学器件的光学电路的作用，该多层结构或者可适于形成诸如由多层预成品形成的多通道光纤。所述多尺寸光学结构可用来形成多尺寸光学存储系统。具体关注的多层光学结构包括具有彼此不同的光学特性的多层或部分多层形式的区域。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整体光学结构，包括多个层，每个层具有限定在该层的一部分中的隔离的光学路径。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔A布赖恩，毕向欣，
申请(专利权)人：尼奥弗托尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]