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Dokumentenidentifikation DE69515566T2 14.09.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0692740
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Bauelements
Anmelder Instruments S.A., Paris, FR
Erfinder Andre, Jean-Claude, F-54000 Nancy, FR;
Lougnot, Daniel, F-68200 Mulhouse, FR;
Belin, Chantal, F-68200 Mulhouse, FR;
Ballandras, Sylvain, F-25720 Avanne-Aveney, FR;
Zissi, Sofia, F-54000 Nancy, FR
Vertreter H. Wilcken und Kollegen, 23552 Lübeck
DE-Aktenzeichen 69515566
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 07.07.1995
EP-Aktenzeichen 954016549
EP-Offenlegungsdatum 17.01.1996
EP date of grant 15.03.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.09.2000
IPC-Hauptklasse G03F 7/00

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines optischen Bauelements, das dank seiner Fähigkeit die Eigenschaften eines Lichtbündels zu verändern, in einem optischen Gerät verwendet werden kann oder auch einen Träger zur Informationsspeicherung bilden kann.

Es sind zahlreiche photosensible Materialien bekannt, deren Eigenschaften, Dicke, Brechungsindex, Lichtabsorptionsfähigkeit, magnetische Eigenschaften ... (usw.) durch die Wirkung des Lichts eventuell permanent verändert werden.

Es ist bekannt, dass solche Materialien für die Herstellung von optischen Bauelementen oder für die Speicherung von Informationen verwendet werden können.

Als Dokumente, die den Stand der Technik darstellen, können beispielsweise die Patente EP-0.374.875, US-3.658.526 und US-4.917.977 sowie die Artikel von David F. EATON mit dem Titel "Dye Sensitized Photopolymerization" in "Advanced Photochemistry" 18. 427 (1976) und von D. J. LOUGNOT mit dem Titel "Les photopolymères" Seiten 245 bis 303 in "Technique d'utilisation des photons" JC ANDRE, AB VANNES, Collection Electra, EDF, 1992 genannt werden.

Allerdings ist die Herstellungsgenauigkeit solcher Bauelemente oder die Dichte von speicherbaren Informationen durch den Durchmesser des für die Sensibilisierung verwendeten Lichtbündels begrenzt.

Diese Leistungen wurden verbessert, indem stigmatische Quellen, wie beispielsweise Laser, verwendet wurden und auf immer kürze Wellenlängen zurückgegriffen wurde. Allerdings stoßen diese Verbesserungen der Leistungen sehr rasch an Grenzen und führen zu immer höheren Einsatzkosten.

Ziel der Erfindung ist die Überwindung dieser Grenzen, indem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines optischen Bauelements vorgeschlagen werden, die auf einer völlig anderen Photopolymerisationstechnik als die bisher verwendeten basieren.

Es wurde nämlich bisher angenommen, dass die Sensibilisierung einer photosensiblen Schicht ein Eindringen der Lichtstrahlen in das Innere der Schicht erfordern würde. Deshalb war das Lichtbündel zur Sensibilisierung im allgemeinen senkrecht auf die photosensible Schicht ausgerichtet, um sein Eindringen zu erleichtern.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen nimmt das photosensible Medium das Lichtbündel zur Sensibilisierung durch eine Schnittstelle auf, die nach einem Index beleuchtet wird, der eine völlige Reflexion und somit die Ausbildung eines gedämpften Bereichs gewährleistet.

Das Patent US-A-3.864.130 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von optischen integrierten Schaltkreisen.

Bei diesem Verfahren wird ein strahlungsempfindliches Material elektromagnetischen Oberflächenwellen vorzugsweise durch völlige Reflexion ausgesetzt. Das strahlungsempfindliche Material wird auf einem Träger in einer Zelle angeordnet, die zur Gänze mit einem flüssigen Medium mit sehr hohem Brechungsindex gefüllt ist. Es wird eine ebene, monochromatische Welle durch dieses flüssige Medium gesandt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements, das eine gute Kontrolle der aufgebrachten Polymerdicke ermöglicht, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines besonders gut an dieses Verfahren angepassten Bauelements.

Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements nach Anspruch 1.

Nach bevorzugten Ausführungsarten der Erfindung:

- bildet die auf das Substrat aufgebrachte photopolymerisierbare Substanz nach der Polymerisierung eine Schicht mit einer Dicke zwischen 0,01 und 5 Mikrometer;

- enthält diese photopolymerisierbare Schicht Moleküle, die in der Lage sind, unter der Wirkung einer Anregung durch freie Radikale oder Kationen zu polymerisieren, und eine Substanz, die in der Lage ist, unter der Wirkung der Beleuchtung vorübergehend die freien Radikale oder Kationen zu erzeugen;

- besitzt das Lichtbündel bei der Beleuchtung der photopolymerisierbaren Substanz eine Amplitudenverteilung, die durch eine interferometrische Technik erzielt wurde;

- wird bei der Beleuchtung der photopolymerisierbaren Substanz das Lichtbündel im Vorlaufbereich derselben durch jedes geeignete Mittel, wie beispielsweise eine Maske, räumlich moduliert;

- wird bei der Beleuchtung der photopolymerisierbaren Substanz das Bild der Maske in der gedämpften Zone gebildet;

- ist die Maske ein Flüssigkristallventil;

- besteht das Substrat aus einem glasartigen Material mit einem Index n&sub1; > 1,35;

- gehören die Moleküle, die in der Lage sind zu polymerisieren, einer Einheit an, die aus Mono- oder Polyakrylestern oder aus Mono- oder Polymethakrylestern von Polyalkoholen gebildet wird;

- ist die Substanz, die in der Lage ist, vorübergehend freie Radikale oder Kationen zu erzeugen, ein Gemisch von zwei Typen von Molekülen, die in Verbindung verwendet werden, wie beispielsweise und nicht einschränkend dem Benzophenon und seinen Derivaten, dem Diäthanolamin, Azetophenon und seinen Derivaten, Dimethyläthanolamin oder jedem anderen System, das dem Fachmann als Photoredox- oder Oxidationsreduktions-Anregungssystem bekannt ist;

- enthält die Substanz, die in der Lage ist, vorübergehend freie Radikale oder Kationen zu bilden, einen Sensibilisierungsfarbstoff;

- gehört der Sensibilisierungsfarbstoff beispielsweise und nicht einschränkend der Einheit an, die von Eosin, Erythrosin, Bengalenrosa, Phenosafranin, Methylenblau, Thionin und Hexamethylindotrikarbozyanin gebildet wird;

- gehört die Substanz, die in der Lage ist, vorübergehend freie Radikale und Kationen zu erzeugen, der Einheit an, die von den Benzoinäthern, den Derivaten von Phenylazetophenon und den Oxid-Acylphosphinen und ihren Derivaten gebildet wird;

- gewährleistet das optische Bauelement die Speicherung von optisch codierten Informationen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines optischen Bauelements, bestehend aus:

Beleuchtungsmitteln durch ein Lichtbündel,

Formgebungsmitteln, wie beispielsweise räumlichen Filtermitteln für das Bündel,

und ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Stativ umfasst, das dazu bestimmt ist, durch ein transparentes Substrat verschlossen zu werden, um eine Wanne zu bilden, die eine feste, flüssige oder gasförmige photopolymerisierbare Substanz aufnehmen kann, wobei es die Beleuchtungsmittel ermöglichen, die Schnittstelle zwischen dem Substrat und der photopolymerisierbaren Substanz in totaler Reflexion zu beleuchten, um eine gedämpfte Zone in der Nähe dieser Schnittstelle zu bilden.

Die Erfindung ist durch die nachfolgende Beschreibung dargestellt, die sich auf die Beispiele und beiliegenden Zeichnungen bezieht, wobei:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist; und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Wanne ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements besteht in der Herstellung einer dünnen Polymerschicht mit einer Dicke von einem Mikrometer oder einem Submikrometer an der Oberfläche eines transparenten Substrats mit hohem Index n&sub1;.

Das transparente Substrat weist eine polierte Fläche auf, auf der sich die dünne Polymerschicht ausbildet. Sie kann aus zahlreichen glasartigen Materialien mit hohem Index hergestellt werden, beispielsweise aus gewöhnlichem Glas, aus Pyrex (eingetragene Marke), aus Quarzglas, aus monokristallinem Natriumchlorid, aus monokristallinem Bariumfluorid ... (usw.). Ihr Index n&sub1; ist vorzugsweise größer als 1,35.

Die Ausbildung der dünnen Polymerschicht wird dadurch erzielt, dass eine polierte Fläche des Substrats mit einer photopolymerisierbaren Substanz in fester, flüssiger oder gasförmiger Form mit einem Index n&sub2; in Kontakt gebracht wird.

Ein Lichtbündel beleuchtet die polierte Fläche des Substrats durch dieses hindurch unter einem Einfallswinkel i, wie beispielsweise n&sub1;/n&sub2; sin i > 1, d. h. in totaler Reflexion, wodurch eine gedämpfte Zone in der Nähe der Schnittstelle zwischen dem transparenten Substrat und der photopolymerisierbaren Substanz erzeugt wird.

Der Einfallswinkel i wird derart ausgewählt, dass das Verhältnis, das die totale Reflexion wiedergibt, sowohl nach als auch vor der Polymerisierung gewähr leistet ist, wobei der Index n, im allgemeinen zwischen diesen beiden Zuständen wechselt.

Die photopolymerisierbare Substanz setzt sich aus einem lichtempfindlichen Anregungsmittel, das in der Lage ist, freie Radikale oder Kationen zu liefern, und einem unter der Wirkung dieser freien Radikale oder Kationen photopolymerisierbaren Harz zusammen.

Die Dickenempfindlichkeit dieser photopolymerisierbaren Zusammensetzung ergibt sich durch das Beer-Lambert-Gesetz:

OD = ε c l

worin OD die optische Dichte des photopolymerisierbaren Materials vor der Polymerisierung, c die Konzentration des Anregungsmittels, ε sein Molabsorptionskoeffizient ist und 1 der von dem Licht zurückgelegte optische Weg ist.

Eine bevorzugte Bedingung, die an sich bekannt ist, um eine wirksame Anregung und folglich eine Gelierung der polymerisierbaren Substanz zu erhalten, ist gegeben durch 0,2 ≤ OD ≤ 1.

Herkömmlicherweise gilt für ein Anregungsmittel, das im ultravioletten Bereich funktioniert. ε < 1500 mol · 1&supmin;¹ · cm&supmin;¹ und c ≤ 5%. Diese Werte führen zu sensibilisierbaren optischen Dichten von ungefähr einigen Dutzend Mikrometern.

Der Einsatz einer Sensibilisierung der photopolymerisierbaren Substanz durch ein gedämpftes Feld ermöglicht es, die Dicke, in der sich die Welle ausbreitet, und somit die Dicke, in der die photopolymerisierbare Substanz sensibilisiert wird, zu kontrollieren.

Bei Anwendung der Lichtwellenlehre ist nämlich bekannt dass bei totaler Reflexion das Eindringen der Energie in das Medium mit geringem Index in Abhängigkeit von der Tiefe Z gegeben ist durch die Formel

E/E&sub0; = exp(-γz)

wobei E die in das Medium mit der Tiefe Z eindringende Energie, E&sub0; die eintreffende Energie und γ der von den Indices n&sub1;, n&sub2; der Wellenlänge λ und des Einfallswinkels i abhängige Faktor ist, nach der Formel

Es ist zu verstehen, dass es auf diese Weise durch Einwirken auf den Einfallswinkel i möglich ist, die Eindringtiefe des Lichts zu kontrollieren und sie eventuell auf eine Dicke unter einem Mikrometer zu begrenzen.

Deshalb ermöglicht das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren die Herstellung von bestimmten optischen Bauelementen mit einer sehr hohen Auflösung, sowohl an der Oberfläche (die Größe des Pixels wird minimiert) wie auch in der Dicke (Größe des Voxels).

Das Aufbringen einer transparenten Schicht mit einem Index n&sub3; kleiner als n&sub2; auf die Fläche des Substrats, die dazu bestimmt ist, die Polymerschicht aufzunehmen, ermöglicht es, die Bedingungen für die nicht erfolgte Reflexion herzustellen und somit ein zusätzliches Mittel zur Kontrolle der Dicke des aufgebrachten Polymers einzuführen, welche von der Art des Materials der Schicht mit dem Index n&sub3; und ihrer Dicke abhängt.

Zahlreiche Mittel können für die Herstellung der Motive in der aufgebrachten Polymerschicht eingesetzt werden.

Es zeigte sich, dass das eintreffende Lichtbündel räumlich durch eine Maske moduliert werden kann, wobei das Bild dieser Maske in der gedämpften Zone gebildet werden kann, und sie kann eventuell von einem Flüssigkristallventil gebildet werden.

Es ist auch möglich, eine interferometrische Methode einzusetzen, um die räumliche Verteilung des Lichts in der gedämpften Zone zu definieren.

Nach der Sensibilisierung der photopolymerisierbaren Substanz durch ein Lichtbündel wird die photosensible Schicht einer Waschung unterzogen, damit die Substanzen, die nicht reagiert haben oder nicht ausreichend umgewandelt wurden, durch ein geeignetes Lösungsmittel beseitigt werden.

Die Vorrichtung der Fig. 1 und 2 wurde für die Herstellung der Verfahren und Gegenstände der Beispiele eingesetzt.

Ein metallisches Stativ 1 ist dazu bestimmt, mit einem Glasplättchen zusammenzuwirken, das das transparente Substrat 2 darstellt. Sie bilden gemeinsam einen offenen Quader, um einen Innenhohlraum 3 zu begrenzen, der ebenfalls Quaderform besitzt.

Das transparente Substrat 2 mit dem Index n = 1,62 besitzt selbst parallelepipedische Form und wird derart aufgebracht, dass seine Fläche 4, die einen Teil der Oberfläche des Innenhohlraumes 3 bildet, mit einer flüssigen photopolymerisierbaren Substanz in Kontakt gebracht werden kann, die in dem Hohlraum 3 enthalten ist.

Ein annähernd paralleles Lichtbündel 6, das beispielsweise durch einen Laser erzeugt wurde, wird auf die Fläche 4 des Substrats 2 ausgerichtet, nachdem der Hohlraum 3 mit einer photopolymerisierbaren Substanz gefüllt wurde.

Der Einfallswinkel des Laserbündels 6 mit der Oberfläche 4 wird derart bestimmt, dass die Bedingungen für die totale Reflexion erfüllt sind.

Überdies wird dieser Einfallswinkel i in Abhängigkeit von den Indices n&sub1; des Substrats 2 und n&sub2; der photopolymerisierbaren Substanz bestimmt, um die gewünschte Eindringtiefe des Bündels 6 in das photopolymerisierbare Gemisch zu erhalten.

Eine Maske 7 gewährleistet die räumliche Modulation des Bündels.

Diese Vorrichtung wurde unter folgenden Bedingungen eingesetzt.

Die Beispiele 13 und 14 sind eine direkte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, während die anderen Beispiele nur zu dessen leichterem Verständnis dienen.

BEISPIEL 1

Das flüssige photopolymerisierbare Gemisch, das in der Ansicht dargestellt ist, wird von Pentaerythritoltriakrylat (10 g), Methyldiäthanolamin (900 mg) und Eosin Y (340 mg) gebildet. Ein Laserbündel 6 mit einer Wellenlänge λ = 514 mm, das von einer ionisierten Argonquelle erzeugt wurde, dringt seitlich in das Plättchen 2 ein, wie in Fig. 1 dargestellt, indem es mit der Normalen zu der Einfallsebene einen Winkel i von 70,3º bildet. Dieses Bündel, das durch eine nicht dargestellte geeignete optische Vorrichtung aufbereitet wurde, weist einen Durchmesser von 4 mm auf und seine Lichtleistung beträgt 6,2 mW/cm². Dieses Bündel erzeugt das Dämpfungsphänomen in dem Bereich 5. Nach 60 Sekunden Beleuchtung wird die Wanne abgenommen, und das Glasplättchen 1 wird mit Äthanol gespült. Nach diesem Vorgang bleibt ein Polypentaerythritoltriakrylat- Film bestehen, dessen durch die herkömmlichen interferometrischen Techniken gemessene Dicke auf 0,3 um geschätzt wird.

BEISPIEL 2

Die Reaktionsformel ist dieselbe wie bei Beispiel 1. Die Lichtleistung des Laserbündels beträgt 5 mW/cm². Die Bestrahlungszeit und der Einfallswinkel bleiben gleich. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in dem vorhergehenden Beispiel dargestellt, beträgt die gemessene Dicke der polymerisierten Schicht 0,14 um.

BEISPIEL 3

Die Reaktionsformel, die Lichtleistung und der Einfallswinkel sind identisch mit jenen des Beispiels 1. Die Beleuchtungszeit wird auf 30 Sekunden verringert. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in dem vorhergehenden Beispiel angeführt, beträgt die gemessene Dicke der polymerisierten Schicht 0,19 um.

BEISPIEL 4

Die Reaktionsformel, die Lichtleistung und die Bestrahlungszeit sind identisch mit jenen des Beispiels 1. Der Einfallswinkel beträgt nun 68,7º. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in dem vorhergehenden Beispiel angeführt, beträgt die gemessene Dicke der polymerisierten Schicht 0,4 um.

BEISPIEL 5

Die Lichtleistung, die Beleuchtungszeit und der Einfallswinkel sind identisch mit jenen des Beispiels 1. In dem polymerisierbaren flüssigen Gemisch, das in Beispiel 1 beschrieben ist, wird die Methyldiähtanolamin-Menge mit 0,66 g gewählt. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in dem vorhergehenden Beispiel angeführt, beträgt die gemessene Dicke der polymerisierten Schicht 0,27 um.

BEISPIEL 6

Die Lichtleistung, die Beleuchtungszeit und der Einfallswinkel sind identisch mit jenen des Beispiels 1. In dem flüssigen polymerisierbaren Gemisch, das in Beispiel 1 beschrieben ist, wird die Esoin-Menge mit 0,13 g gewählt. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in dem vorhergehenden Beispiel angeführt, beträgt die gemessene Dicke der polymerisierten Schicht 0,1 um.

BEISPIEL 7

Die Lichtleistung und der Einfallswinkel sind identisch mit jenen des Beispiels 5. Die Beleuchtungszeit beträgt 90 s. In dem flüssigen polymerisierbaren Gemisch, das in Beispiel 1 beschrieben ist, wird das Eosin durch Phloxin in demselben Verhältnis ersetzt. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in dem vorhergehenden Beispiel angeführt, beträgt die gemessene Dicke der polymerisierten Schicht ungefähr 0,05 um.

BEISPIEL 8

Die Lichtleistung, die Beleuchtungszeit und der Einfallswinkel sind identisch mit jenen des Beispiels 1. In dem flüssigen polymerisierbaren Gemisch, das in Beispiel 1 beschrieben ist, wird das Methyldiähtanolamin durch Dimethyläthanolamin ersetzt. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in dem vorhergehenden Beispiel angeführt, beträgt die gemessene Dicke der polymerisierten Schicht 0,16 um.

BEISPIEL 9

Die Lichtleistung und der Einfallswinkel sind identisch mit jenen des Beispiels 1. Die Bestrahlungszeit beträgt 90 s. In dem flüssigen polymerisierbaren Gemisch, das in Beispiel 1 beschrieben ist, wird das Pentaerythritoltriakrylat durch Trimethylolpropanetriakrylat ersetzt. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in dem vorhergehenden Beispiel angeführt, beträgt die gemessene Dicke der polymerisierten Schicht ungefähr 0,04 um.

BEISPIEL 10

Die Lichtleistung, die Beleuchtungszeit, der Einfallswinkel sowie das polymerisierbare Gemisch sind identisch mit jenen des Beispiels 1. Eine Amplitudenmaske 7, die zu den in der Mikrolithographie verwendeten analog ist, wird auf der Verlaufsbahn des Laserbündels 6 angeordnet. Diese Maske definiert eine Wechselfolge von undurchsichtigen und transparenten Zonen mit einer räumlichen periodischen Abfolge von 5 Strichen/mm. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in Beispiel 1 angeführt, ist auf dem Glasplättchen in der gedämpften Zone eine Reihe von Polymerbändern mit einer periodischen Abfolge zu beobachten, die mit jener der Elemente der verwendeten Maske identisch ist, und deren Dicke kleiner als 0,1 um ist.

BEISPIEL 11

Die Lichtleistung, die Beleuchtungszeit, der Einfallswinkel sowie das polymerisierbare Gemisch sind identisch mit jenen des Beispiels 1. In diesem Beispiel wird eine räumliche Modulation der Amplitude der Dämpfungswelle erzielt, indem mit Hilfe einer geeigneten optischen Vorrichtung das Bild einer Amplitudenmaske in der gedämpften Zone erzeugt wird. Die Maske selbst wird auf der Verlaufsbahn des Laserbündels zwischen der Quelle und dem Plättchen 2 angeordnet. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in Beispiel 1 angeführt, ist auf dem Glasplättchen in der gedämpften Zone eine Reihe von Polymerbändern mit einer periodischen Abfolge zu beobachten, die mit jener der Elemente der verwendeten Maske identisch ist, und deren Dicke kleiner als 0,1 um ist.

BEISPIEL 12

Die Lichtleistung, die Beleuchtungszeit, der Einfallswinkel sowie das polymerisierbare Gemisch sind identisch mit jenen des Beispiels 1. In diesem Beispiel ist der Laser derart eingestellt, dass er mit 488 nm anstatt von 514 nm aussendet, wie in den Beispielen 1 bis 11 beschrieben. Nach der Beleuchtungsphase und dem Waschen, wie in Beispiel 1 angeführt, ist auf dem Glasplättchen eine Polymerschicht mit einer homogenen Dicke gleich 0,04 um zu beobachten.

BEISPIEL 13

Die Lichtleistung, die Beleuchtungszeit, der Einfallswinkel sowie das polymerisierbare Gemisch sind identisch mit jenen des Beispiels 1. In diesem Beispiel wird das Glasplättchen 1 vor der Polymerisierung einer Behandlung unterzogen, die der Aufbringung einer feinen Schicht von kristallinem Siliziumoxid von 0,2 um auf die Schnittstelle entspricht, in deren Nähe das Dämpfungsphänomen auftritt. Unter diesen Bedingungen wird die Dicke der erhaltenen Polymerschicht auf 0,1 um verringert, während sie bei Nichtvorhandensein dieser Mikrozwischenschicht (Beispiel 1) 0,3 um betrug.

BEISPIEL 14

Die Lichtleistung, die Beleuchtungszeit, der Einfallswinkel sowie das polymerisierbare Gemisch sind identisch mit jenen des Beispiels 1. Das Glasplättchen 1 wird wie in Beispiel 13 beschrieben behandelt. Die erhaltene Polymerschicht wird durch Vakuumverdampfung mit einer Goldschicht von 50 nm überzogen. Das erhaltene optische Element ist ein Spiegel, dessen Reflexionseigenschaften allein durch die Reflexionskraft des Schutzmetalls definiert werden.

BEISPIEL 15

Eine Maske, die einen Dichtungskeil umfasst, wird in der Verlaufsbahn des Laserbündels angeordnet. Die Reaktionsformel ist dieselbe wie in Beispiel 6, der Winkel beträgt 69,2º und die Leistung 2,4 mW/cm² nach der Maske. Ein Mikroprisma der Länge 5 mm, das eine Dickenänderung von 0 bis 0,12 um umfasst, und der Breite 2 mm wird erhalten.

Die für die in den Beispielen verwendeten Hauptverbindungen entwickelten Formeln sind folgende:

Pentaerythritoltriacrylat (PETA):
Methyldiethanolamin (MDEA):
Eosin:

Diese verschiedenen Beispiele, in denen jeder Parameter und Bestimmungsfaktor unabhängig verändert wurde, zeigen die Möglichkeit der Kontrolle der Dicke der Schicht durch die Lichtleistung der Quelle, durch die Beleuchtungszeit, durch den Einfallswinkel des Bündels auf.

Diese Dicke kann auch durch die Wahl der Zusammensetzung des polymerisierbaren Gemisches kontrolliert werden.

Das Vorhandensein eines Sensibilisierungsfarbstoffes, die Art des Elektronengebers und die Art des Monomers können jeweils unter zahlreichen Verbindungen gewählt werden, ohne das Prinzip der Erfindung zu beeinträchtigen.

Dasselbe gilt für die Wellenlänge.

Der Nutzen und die Auswirkungen des Einsatzes eines vorherigen Überzugs des Glasplättchens wurden ebenfalls aufgezeigt.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Herstellen eines optischen Bauelements, nach dem:

ein Substrat hergestellt wird,

auf das Substrat eine photopolymerisierbare Substanz mit einem Index n&sub2; aufgebracht wird,

die photopolymerisierbare Substanz beleuchtet wird durch ein Medium, durch das hindurch ein hoher Index n&sub1; verläuft, mit Hilfe eines Lichtbündels unter einem Einfallswinkel i, wie beispielsweise n&sub1;/n&sub2; sin i > 1 vor und nach der Polymerisation, welches eine gedämpfte Zone in der Nähe der Schnittstelle zwischen den beiden Medien erzeugt,

die photopolymerisierbare Substanz behandelt wird, um den Abdruck des Lichtbündels freizulegen,

dadurch gekennzeichnet,

dass das hergestellte Substrat transparent ist, dass das Lichtbündel die photopolymerisierbare Substanz durch das Substrat hindurch beleuchtet und dass das Substrat auf seiner Seite, die die photopolymerisierbare Substanz aufnimmt, mit einer festen transparenten Schicht mit einem Index n&sub3; < n&sub2; bedeckt wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die photopolymerisierbare Substanz, die auf das Substrat aufgebracht wird, nach der Polymerisierung eine Schicht mit einer Dicke zwischen 0,01 und 5 Mikrometer bildet.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die photopolymerisierbare Substanz Moleküle, die in der Lage sind, unter der Wirkung einer Anregung durch freie Radikale oder Kationen zu polymerisieren, und eine Substanz enthält, die in der Lage ist, unter der Wirkung der Beleuchtung vorübergehend die freien Radikale oder Kationen zu erzeugen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beleuchtung der photopolymerisierbaren Substanz das Lichtbündel eine Amplitudenverteilung besitzt, die durch eine interferometrische Technik erhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beleuchtung der photopolymerisierbaren Substanz das Lichtbündel im Vorlaufbereich derselben durch eine Maske räumlich moduliert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beleuchtung der photopolymerisierbaren Substanz das Bild der Maske in der gedämpften Zone gebildet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske ein Flüssigkristallventil ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus einem glasartigen Material mit einem Index n&sub1; > 1,35 besteht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Moleküle, die in der Lage sind zu polymerisieren, einer Einheit angehören, die aus Mono- oder Polyakrylestern oder aus Mono- oder Polymethakrylestern von Polyalkoholen gebildet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz, die in der Lage ist, vorübergehend freie Radikale oder Kationen zu erzeugen, ein Gemisch aus zwei Typen von Molekülen ist, die in Verbindung verwendet werden und der Einheit angehören, die aus Benzophenon und seinen Derivaten, Diäthanolamin, Azetophenon und seinen Derivaten und Dimethyläthanolamin gebildet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz, die in der Lage ist, vorübergehend freie Radikale oder Kationen zu bilden, einen Sensibilisierungsfarbstoff enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensibilisierungsfarbstoff einer Einheit angehört, die aus Eosin, Erythrosin, Bengalenrosa, Phenosafranin, Methylenblau, Thionin und Hexamethylindotrikarbozyanin gebildet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz, die in der Lage ist, vorübergehend freie Radikale und Kationen zu erzeugen, der Einheit angehört, die aus Benzoinäthern, den Derviaten von Phenylazetophenon und den Oxid-Acylphosphinen und ihren Derivaten gebildet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bauelement die Speicherung von Informationen gewährleistet.

15. Vorrichtung zum Herstellen eines optischen Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend:

Beleuchtungsmittel durch ein Lichtbündel,

räumliche Filtermittel für das Bündel,

dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Stativ umfasst, das dazu bestimmt ist, durch ein transparentes Substrat verschlossen zu werden, um eine Wanne zu bilden, die eine feste, flüssige oder gasförmige photopolymerisierbare Substanz aufnehmen kann, wobei es die Beleuchtungsmittel ermöglichen, die Schnittstelle zwischen dem Substrat und der photopolymerisierbaren Substanz in totaler Reflexion zu beleuchten, um eine gedämpfte Zone in Nähe dieser Schnittstelle zu bilden.







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