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接合光学材料的稳健方法技术

技术编号:28136379 阅读:37 留言:0更新日期:2021-04-21 19:05
一种光学元件,包括光学材料,该光学材料包括第一边缘和相对的第二边缘。该光学元件还包括布置在光学材料内的多个微通道。多个微通道中的每个微通道从光学材料的第一边缘延伸到第二边缘。到第二边缘。到第二边缘。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合光学材料的稳健方法


[0001]本公开涉及光学,更具体地,涉及用于接合光学材料的方法和所得结构。

技术介绍

[0002]光学接触接合包括在没有粘合剂的情况下,通过分子间力,例如范德华力、氢键和偶极

偶极相互作用来接合两个光学表面。这种分子间力通常不足以将两个明显刚性的物体保持在一起,因为力随着距离的增加而迅速下降,并且由于表面粗糙和微小的缺陷,两个物体之间的实际接触面积很小。然而,如果表面足够共形(或实际上平坦和光滑),那么足够的表面积足够紧密接触以使分子间相互作用彼此接合。然后可以加热以诱导原子扩散,并形成牢固、永久和光学透明的接合。
[0003]为了进行光学接触接合,光学表面也必须清洁,不应该有任何会阻止或削弱接合的小污染物,包括油脂膜和灰尘。因此,在形成接触接合之前,必须进行精确的表面抛光和表面清洁。两个部分之间的界面消失,并且最终接合对象的物理属性与连接的部分相同。

技术实现思路

[0004]根据一个或多个实施例,一种光学元件包括光学材料,所述光学材料包括第一边缘和相对的第二边缘。所述光学元件还包括布置在所述光学材料内的多个微通道。所述多个微通道中的每个微通道从所述光学材料的所述第一边缘延伸到所述第二边缘。
[0005]根据其他实施例,一种光学元件包括光学材料,所述光学材料包括第一平面和相对的第二平面。所述光学元件还包括布置在所述光学材料内的多个微通道。所述多个微通道中的每个微通道延伸到所述光学材料的至少所述第一平面的边缘。
[0006]根据一些实施例,一种制造光学元件的方法包括提供第一材料部分和第二材料部分。该方法还包括在所述第一材料部分的表面上形成多个微通道。该方法包括使所述第一材料部分与所述第二材料部分接触以形成接合,并且使得所述第一材料部分的所述多个微通道布置在所述第一材料部分和所述第二材料部分之间的界面处。
[0007]通过本专利技术的技术实现了附加的特征和优点。在此详细描述本专利技术的其他实施例和方面,并且认为其是要求保护的专利技术的一部分。为了更好地理解本专利技术的优点和特征,请参考说明书和附图。
附图说明
[0008]为了更完整地理解本公开,现在接合附图和详细描述参考以下简要描述,其中相同的附图标记表示相同的部分:
[0009]图1是根据本专利技术实施例的接合部件的侧视图;
[0010]图2是图1的透视图;
[0011]图3是根据本专利技术实施例的接合部件的侧视图;
[0012]图4是根据本专利技术实施例的接合部件的透视图;和
[0013]图5是示出根据本专利技术实施例的接合方法的流程图。
具体实施方式
[0014]现在转到更具体地与本专利技术的方面相关的技术的概述,接触接合工艺之后使用的高温会在表面之间的界面处的不可预测的位置产生永久空隙。这些空隙可能是由高温接合过程中形成的吸附物质造成的,尺寸可达几毫米(mm)。这些缺陷会降低所生产部件的光学和机械性能。防止这些空隙的形成和持久对于生产具有最佳机械和光学性能的高质量、永久接合的光学透明部件是重要的。
[0015]一种用于生产光学接合的单晶和多晶光学部件的方法包括在界面处接合外来物质。然而,这种方法会产生具有次优特性的光学元件。
[0016]在半导体晶片的光学接触接合中,其中薄的半导体材料如硅被接合到厚的材料板上,当薄的柔性硅与厚的材料板接触时,通过弯曲和展开薄的柔性硅,可以避免在界面处形成空隙,这将空隙推出接合区域。然而,这种方法不能用于不能弯曲的厚的刚性光学表面。例如,这种方法不适用于接合形成大的(例如,长度和/或宽度高达1米)的窗坯,或者大的平面波导(PWG)激光板。
[0017]现在转向本专利技术各方面的概述,本专利技术的一个或多个实施例通过提供包括表面特征(例如,微通道)的方法和所得结构来解决上述缺点,该表面特征应用于配对光学基板对的至少一个表面。这些特征足够小,使得它们不会显著影响光学接触形成之后所生产的部件的机械或光学特性。该表面特征可应用于任何尺寸的光学和非光学表面,包括大的蓝宝石或光学陶瓷窗砖,例如尖晶石、氧化钇、纳米复合光学陶瓷(NCOC)、氮氧化铝(ALON)及其组合,或PWG激光板。
[0018]本专利技术的上述方面通过使用表面特征(例如,微通道)为任何截留的空气或空隙提供逃逸路径,防止空隙的形成,这些空隙可能使所得的接合部件不可用。
[0019]现在转向本专利技术各方面的更详细的描述。图1是根据本专利技术实施例的接触接合部件的侧视图。图2是图1的透视图。通过将第一材料部分102与第二材料部分104接触以在两个表面之间的界面108处形成接触接合,形成单个光学部件100。第一材料部分102和第二材料部分104各自包括相同或不同的材料。第一材料部分102和第二材料部分104可以包括一种或多种光学材料、非光学材料或其组合。
[0020]根据本专利技术的一个或多个实施例,第一材料部分102和第二材料部分104各自包括光学材料,例如陶瓷或单晶材料,例如尖晶石、氧化钇、纳米复合光学陶瓷(NCOC)、氮氧化铝(ALON)、钇铝石榴石(YAG)。这些材料可以掺杂活性离子掺杂剂,例如钕(Nd:YAG)或镱(Yb:YAG)。根据其他实施例,第一材料部分102和第二材料部分104各自包括陶瓷或单晶未掺杂YAG。然而,根据一个或多个实施例,第一材料部分102和第二材料部分104各自包括其他光学透明材料,例如蓝宝石。
[0021]根据本专利技术的一些实施例,第一材料部分102和第二材料部分104各自包括细长的大致矩形或正方形的材料板。然而,第一材料部分102和第二材料部分104的尺寸和形状不限于这些形状,并且可以是任何形状,只要它们包括具有足够的平坦度和光滑度的、可以接触接合的表面即可(具体参见图5)。
[0022]根据一些实施例,第一材料部分102和第二材料部分104的板包括第一平坦接合
面、第二平坦接合面和四个侧面。根据一些实施例,第一材料部分102和第二材料部分104的每个板具有约1至约15毫米(mm)的厚度(t)、约10至约100mm的宽度(w)和约50至约500mm的长度(见图2)。根据其他实施例,第一材料部分102和第二材料部分104的每个板具有约100至约250mm的厚度(t)、约5至约20mm的宽度(w)和约100至约250mm的长度。
[0023]多个微通道106形成在第一材料部分102的表面,其将与第二材料部分104(在界面108处)相接。所示的第一材料部分102包括第一边缘110和相对的第二边缘112,并且布置的多个微通道106从材料的第一边缘110延伸到第二边缘112。
[0024]每个微通道106的形状和尺寸根据所用材料的类型而变化。每个微通道106可以具有例如圆形、椭圆形、正方形或矩形横截面形状。根据一些实施例,每个微通道106具有约10至约600nm的深度。在其他实施例中,多个微通道106的间距(p)(或最近邻特征的中心到中心的距离)为约100至约2000微米。在示例性实施例中,每本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学元件,包括:光学材料,包括第一边缘和相对的第二边缘;和多个微通道,其布置在所述光学材料内,所述多个微通道中的每个微通道从所述光学材料的所述第一边缘延伸到所述第二边缘。2.根据权利要求1所述的光学元件,其中所述光学材料包括单晶未掺杂钇铝石榴石(YAG)、陶瓷未掺杂YAG、单晶掺杂YAG、陶瓷掺杂YAG、蓝宝石、尖晶石、氧化钇、纳米复合光学陶瓷(NCOC)、氮氧化铝(ALON)或其组合。3.根据权利要求2所述的光学元件,其中所述单晶掺杂YAG和陶瓷掺杂YAG各自包含钕(Nd:YAG)或镱(Yb:YAG)作为活性掺杂剂。4.根据权利要求1所述的光学元件,其中所述多个微通道具有约10至约600纳米(nm)的深度。5.根据权利要求1所述的光学元件,其中所述多个微通道具有约10至约2000微米(μm)的间距。6.根据权利要求1所述的光学元件,其中所述光学元件是平面波导、棱镜或分束器。7.一种光学元件,其包括:光学材料,其包括第一平面和相对的第二平面;和多个微通道,其布置在所述光学材料内,所述多个微通道中的每个微通道延伸到所述光学材料的至少所述第一平面的边缘。8.根据权利要求7所述的光学元件,其中所述光学材料包括单晶未掺杂钇铝石榴石(YAG)、陶瓷未掺杂YAG、单晶掺杂YAG、陶瓷掺杂YAG、蓝宝石、尖晶石、氧化钇、纳米复合光学陶瓷(NCOC)、氮氧化铝(ALON)或其组合。9.根据权利要求8所述的光学元件,其中所述单晶掺杂YAG和陶瓷掺杂YAG各自包含钕(Nd:YAG)或镱(Yb:YAG)作为活性掺杂剂。10.根据权利要求7所述的光学元件,其中所述多个微通道具有约10至约600纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员:约瑟夫
申请(专利权)人:雷神公司
类型:发明
国别省市:

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