FR2817049A1 - Photo-crosslinkable material useful for making optical integrated circuits, comprises a chromophore and photosensitizer with different absorption peaks in the visible region in a monomer matrix - Google Patents
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Abstract
Description
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MATERIAU PHOTORETICULABLE CONTENANT UN CHROMOPHORE,
MATERIAU RETICULE, CIRCUIT INTEGRE OPTIQUE COMPRENANT CE MATERIAU, ET SON PROCEDE DE PREPARATION DESCRIPTION
L'invention concerne un matériau photoréticulable contenant un chromophore, et un matériau réticulé susceptible d'être obtenu par photoréticulation de ce matériau photoréticulable. PHOTORETICULAR MATERIAL CONTAINING CHROMOPHORE,
CROSSLINKED MATERIAL, OPTICAL INTEGRATED CIRCUIT COMPRISING THIS MATERIAL, AND ITS PREPARATION METHOD
The invention relates to a photocrosslinkable material containing a chromophore, and to a crosslinked material capable of being obtained by photocrosslinking of this photocrosslinkable material.
L'invention concerne, en outre, un circuit intégré optique comprenant ce matériau réticulé. The invention further relates to an optical integrated circuit comprising this crosslinked material.
L'invention a enfin trait à un procédé de préparation d'un circuit intégré optique. The invention finally relates to a method for preparing an optical integrated circuit.
La présente invention se situe dans le domaine de la fabrication des circuits intégrés optiques ( CIO ). The present invention is in the field of manufacturing optical integrated circuits (CIO).
Les circuits intégrés optiques dz CIO ) sont une association d'éléments optiques, tels que des guides d'onde, des optiques diffractives, des réseaux de BRAGG etc., sur un même composant ou matrice. Optical integrated circuits dz CIO) are a combination of optical elements, such as waveguides, diffractive optics, BRAGG gratings etc., on the same component or matrix.
Tous ces éléments sont constitués par des structures présentant un contraste d'indice de réfraction par rapport à la matrice qui les supporte. Il est, en outre, possible, en fonction de la nature du matériau, de modifier la valeur de l'indice de réfraction par application d'un champ électrique (c'est ce que l'on appelle l'effet électro-optique). On a ainsi des composants dynamiques pouvant être contrôlés électriquement. All these elements are constituted by structures having a contrast of refractive index compared to the matrix which supports them. It is also possible, depending on the nature of the material, to modify the value of the refractive index by applying an electric field (this is called the electro-optical effect) . There are thus dynamic components that can be controlled electrically.
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Un exemple d'un tel dispositif est donné sur la figure 1. Il s'agit d'un gyroscope optique utilisant un modulateur de phase intégré (1), mettant en oeuvre comme matrice (2), un cristal de niobate de lithium (LiNbO3). Le contraste d'indice nécessaire à la constitution des guides d'onde (3) est obtenu par bombardement ionique des régions voulues. Le niobate de lithium possède des propriétés électro-optiques importantes, le contrôle de l'indice de réfraction est donc obtenu par application d'un champ électrique sur le guide d'onde. An example of such a device is given in FIG. 1. It is an optical gyroscope using an integrated phase modulator (1), using as matrix (2), a crystal of lithium niobate (LiNbO3 ). The index contrast necessary for the constitution of the waveguides (3) is obtained by ion bombardment of the desired regions. Lithium niobate has important electro-optical properties, the control of the refractive index is therefore obtained by application of an electric field on the waveguide.
Le champ est appliqué par l'intermédiaire des électrodes (4) déposées sur le circuit. The field is applied by means of the electrodes (4) deposited on the circuit.
Le dispositif, décrit ci-dessus sur la figure 1, n'est qu'un exemple d'application d'un type de matériau à un dispositif donné. Il existe d'autres matériaux, tels que les verres dopés et les semi-conducteurs, etc., utilisés pour la réalisation de CIO. De plus, le circuit peut ne pas être implanté dans le volume du matériau, mais être constitué de pistes déposées sur un substrat. Il apparaît alors en relief sur le support. The device, described above in Figure 1, is only an example of the application of a type of material to a given device. There are other materials, such as doped glasses and semiconductors, etc., used for the production of CIO. In addition, the circuit may not be implanted in the volume of the material, but consist of tracks deposited on a substrate. It then appears in relief on the support.
Les matériaux utilisés pour la réalisation des matrices des circuits intégrés optiques sont actuellement des matériaux inorganiques, qui ont notamment pour inconvénient la lourdeur de leur préparation, et leur constante diélectrique élevée limitant la fréquence de commutation (effet capacitif). The materials used for producing the matrices of optical integrated circuits are currently inorganic materials, which have the drawback in particular of the heaviness of their preparation, and their high dielectric constant limiting the switching frequency (capacitive effect).
On cherche, toutefois, à mettre au moins des matériaux organiques susceptibles de remplacer les matériaux inorganiques. Il est alors nécessaire de It is sought, however, to put at least organic materials capable of replacing the inorganic materials. It is then necessary to
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créer dans ces matériaux organiques une modulation localisée et permanente de l'indice de réfraction, accompagnée de l'induction de propriétés électro-optiques. create in these organic materials a localized and permanent modulation of the refractive index, accompanied by the induction of electro-optical properties.
On connaît ainsi des composants préparés essentiellement par masquage et attaque chimique d'une matrice. Une telle façon de procéder, semblable à celles utilisées en microélectronique, est longue et difficile à mettre en oeuvre, en particulier lors de l'étape finale de développement, et nécessite l'utilisation de nombreux solvants, acides et autres produits de traitement. There are thus known components prepared essentially by masking and chemical attack on a matrix. Such a procedure, similar to those used in microelectronics, is long and difficult to implement, in particular during the final development stage, and requires the use of numerous solvents, acids and other treatment products.
On sait, par ailleurs, que c'est précisément le rôle des chromophores que d'induire dans un matériau, une variation de l'indice et de l'effet électro-optique. We also know that it is precisely the role of chromophores to induce in a material a variation in the index and the electro-optical effect.
Les chromophores sont des molécules qui possèdent plusieurs propriétés spécifiques. Elles ont un moment dipolaire qui permet leur orientation dans un champ électrique. Elles possèdent aussi une anisotropie de polarisabilité linéaire importante ; cette propriété peut être assimilée à une biréfringence à l'échelle moléculaire. Les chromophores possèdent, en outre, une hyperpolarisabilité quadratique qui est à la base de l'effet électro-optique. Chromophores are molecules that have several specific properties. They have a dipole moment which allows their orientation in an electric field. They also have an anisotropy of significant linear polarizability; this property can be assimilated to a birefringence on the molecular scale. Chromophores also have quadratic hyperpolarisability which is the basis of the electro-optical effect.
La famille des chromophores regroupe des molécules très différentes. Cependant, il s'agit, la plupart du temps, de molécules possédant un groupement accepteur d'électrons et un groupement donneur d'électrons liés par un chemin de conjugaison (orbitales n) permettant la délocalisation des The chromophores family includes very different molecules. However, these are, most of the time, molecules having an electron accepting group and an electron donor group linked by a conjugation path (n orbitals) allowing the delocalization of the
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électrons sur l'ensemble de la molécule. Ces molécules sont appelées molécules push-pull .
electrons on the whole molecule. These molecules are called push-pull molecules.
Une des difficultés de la mise en oeuvre de ces molécules est liée à leur tendance à la cristallisation. Dans la phase cristalline, les chromophores ont tendance à s'orienter tête-bêche. Les microcristaux, ainsi formés, ne présentent ni moment dipolaire, ni hyperpolarisabilité quadratique et il est donc impossible de retrouver ces propriétés à l'échelle macroscopique. One of the difficulties of using these molecules is linked to their tendency to crystallize. In the crystalline phase, the chromophores tend to orient themselves head to tail. The microcrystals, thus formed, have neither dipole moment nor quadratic hyperpolarisability and it is therefore impossible to find these properties on the macroscopic scale.
La solution utilisée pour éviter ce problème est de disperser les chromophores dans une matrice polymère. La matrice doit être transparente dans la partie du spectre utilisée et doit permettre l'orientation des molécules. Là encore, il existe un grand nombre de matrices possibles allant des polymères aux sol-gels. The solution used to avoid this problem is to disperse the chromophores in a polymer matrix. The matrix must be transparent in the part of the spectrum used and must allow the orientation of the molecules. Again, there are a large number of possible matrices ranging from polymers to sol-gels.
L'orientation collective des molécules va induire plusieurs effets dont l'apparition à l'échelle macroscopique d'une biréfringence liée à l'organisation des chromophores, le matériau passant d'une phase isotrope à une phase non centrosymétrique, il y a apparition d'une hyperpolarisabilité quadratique à l'échelle macroscopique et le matériau est alors électro-optique. The collective orientation of the molecules will induce several effects including the appearance on the macroscopic scale of a birefringence linked to the organization of the chromophores, the material passing from an isotropic phase to a non-centrosymmetric phase, there is appearance of 'a quadratic hyperpolarisability on the macroscopic scale and the material is then electro-optical.
Un nouveau problème apparaît alors, celui de la pérennité de l'orientation collective. En orientant les molécules, le matériau a été placé dans un état thermodynamique instable et on a une tendance forte à la désorientation des molécules une fois le champ électrique supprimé. Or, si l'on veut conserver A new problem then appears, that of the sustainability of collective orientation. By orienting the molecules, the material has been placed in an unstable thermodynamic state and there is a strong tendency to disorientate the molecules once the electric field has been removed. Now, if we want to keep
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les propriétés optiques recherchées, il est important de pouvoir figer l'orientation moléculaire dans le matériau. the desired optical properties, it is important to be able to freeze the molecular orientation in the material.
Il existe plusieurs solutions pour conserver l'orientation des chromophores dans la matrice qui les contient, mais elles ont toutes en commun une augmentation de la viscosité, après la phase de polarisation. There are several solutions for preserving the orientation of the chromophores in the matrix which contains them, but they all have in common an increase in viscosity, after the phase of polarization.
On utilise principalement deux méthodes, la première est d'utiliser une matrice rigide à température ambiante et de la chauffer au-dessus de sa température de transition vitreuse, avant d'appliquer le champ électrique. La viscosité ayant diminué avec l'augmentation de la température, les molécules sont libres de s'orienter. En revenant à la température ambiante, la rigidité du matériau interdit la relaxation rapide de l'orientation des chromophores, on a donc une relaxation lente sur quelques jours. Two methods are mainly used, the first is to use a rigid matrix at room temperature and to heat it above its glass transition temperature, before applying the electric field. The viscosity having decreased with increasing temperature, the molecules are free to orient themselves. Returning to room temperature, the rigidity of the material prevents rapid relaxation of the orientation of the chromophores, so there is slow relaxation over a few days.
Une autre méthode consiste à modifier la rigidité de la matrice en modifiant sa nature chimique, après la polarisation. On utilise alors soit une polymérisation, soit une réticulation, c'est-à-dire la formation d'un réseau moléculaire tridimensionnel, soit une gélification. Another method consists in modifying the rigidity of the matrix by modifying its chemical nature, after polarization. Either polymerization or crosslinking is used, that is to say the formation of a three-dimensional molecular network, or gelation.
La réaction chimique peut être spontanée ou induite. Dans ce dernier cas, la réaction est principalement provoquée par une élévation de la température, on a alors affaire à une thermoréticulation, ou encore par une irradiation, par exemple X, voire gamma. L'immobilisation des chromophores peut être renforcée en les faisant The chemical reaction can be spontaneous or induced. In the latter case, the reaction is mainly caused by a rise in temperature, we are then dealing with thermocrosslinking, or else by irradiation, for example X, or even gamma. Immobilization of chromophores can be enhanced by making them
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intervenir dans la réaction de réticulation. Le chromophore fait alors partie intégrante de la matrice et sa mobilité est fortement réduite. intervene in the crosslinking reaction. The chromophore then becomes an integral part of the matrix and its mobility is greatly reduced.
Le problème essentiel qui se pose alors est la dégradation du chromophore. En effet, les molécules aux propriétés optiques non linéaires sont fragiles et ne supportent pas les hautes températures ou les rayonnements durs. The essential problem which then arises is the degradation of the chromophore. Indeed, molecules with non-linear optical properties are fragile and do not support high temperatures or harsh radiation.
La réalisation de circuits intégrés optiques demande, en outre, la possibilité d'induire des variations locales de propriétés correspondant aux dessins du circuit optique désiré. La thermoréticulation est ici mal adaptée. L'échauffement, pour être exercé de façon locale, doit être induit par illumination laser importante, susceptible de dégrader le chromophore. De plus, la diffusion de la chaleur interdit une résolution fine. The production of optical integrated circuits also requires the possibility of inducing local variations in properties corresponding to the designs of the desired optical circuit. Thermal crosslinking is poorly adapted here. The heating, to be exercised locally, must be induced by significant laser illumination, likely to degrade the chromophore. In addition, the diffusion of heat prohibits fine resolution.
On aurait pu penser appliquer à la réticulation des matrices organiques, contenant des chromophores, la réticulation par excitation optique ou photoréticulation dans le domaine des UV, telle qu'elle est mise en oeuvre dans les domaines des revêtements, vernis et peintures. En effet, la photoréticulation permettrait, elle, d'obtenir la résolution spatiale fine. One could have thought of applying to the crosslinking of organic matrices, containing chromophores, crosslinking by optical excitation or photocrosslinking in the UV range, as it is used in the areas of coatings, varnishes and paints. Indeed, photocrosslinking would allow it to obtain fine spatial resolution.
Or, du fait que la photoréticulation se fait dans le domaine UV, elle aurait deux inconvénients : une dégradation des chromophores induite par le rayonnement et une faible épaisseur de pénétration des UV empêchant la réticulation sur des épaisseurs de plus de quelques microns. However, because the photocrosslinking takes place in the UV range, it would have two drawbacks: a degradation of the chromophores induced by the radiation and a small thickness of UV penetration preventing crosslinking on thicknesses of more than a few microns.
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Il existe donc un besoin pour un matériau organique réticulable contenant des chromophores, convenant en particulier pour la fabrication de circuits intégrés optiques, qui ne présente pas les inconvénients des matériaux de l'art antérieur, décrits ci-dessus. There is therefore a need for a crosslinkable organic material containing chromophores, suitable in particular for the manufacture of optical integrated circuits, which does not have the drawbacks of the materials of the prior art, described above.
Il existe, en d'autres termes, un besoin pour un matériau organique réticulable, dans lequel les chromophores ne soient ni détériorés, ni, a fortiori, détruits lors du processus de réticulation, dans lequel la réticulation se produise sur une profondeur importante et dans l'ensemble du matériau, qui permette une révolution spatiale fine, et, enfin, qui puisse être préparé par un procédé simple et fiable. In other words, there is a need for a crosslinkable organic material, in which the chromophores are neither damaged nor, a fortiori, destroyed during the crosslinking process, in which crosslinking occurs over a considerable depth and in the whole of the material, which allows a fine spatial revolution, and, finally, which can be prepared by a simple and reliable process.
Le but de la présente invention est de fournir un matériau organique réticulable contenant des chromophores, qui réponde, entre autres, à ces besoins. The object of the present invention is to provide a crosslinkable organic material containing chromophores, which meets, among other things, these needs.
Le but de la présente invention est encore de fournir un matériau organique réticulable, qui ne présente pas les inconvénients, défauts, limitations et désavantages des procédés de l'art antérieur et qui résolve les problèmes de l'art antérieur. The object of the present invention is also to provide a crosslinkable organic material, which does not have the drawbacks, defects, limitations and disadvantages of the methods of the prior art and which solves the problems of the prior art.
Ce but et d'autres encore sont atteints, conformément à l'invention, par un matériau photoréticulable par la lumière visible comprenant essentiellement une matrice d'un monomère possédant au moins trois fonctions réticulables, ladite matrice contenant un chromophore et un photosensibilisateur présentant un pic d'absorption dans le domaine visible distinct, séparé, de celui du chromophore. This object and others still are achieved, according to the invention, by a material photocrosslinkable by visible light essentially comprising a matrix of a monomer having at least three crosslinkable functions, said matrix containing a chromophore and a photosensitizer having a peak. absorption in the distinct visible region, separate from that of the chromophore.
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Le matériau, selon l'invention, répond, entre autres, à l'ensemble des besoins indiqués ci-dessus, et ne présente pas les inconvénients des matériaux décrits plus haut. The material according to the invention meets, among other things, all of the needs indicated above, and does not have the disadvantages of the materials described above.
Le matériau, selon l'invention, est une matrice photoréticulable dans le visible dopée par des chromophores aux propriétés optiques non linéaires. The material according to the invention is a photocrosslinkable matrix in the visible doped by chromophores with non-linear optical properties.
Le matériau selon l'invention étant un matériau photoréticulable dans le domaine du visible, il n'y aura pas de destruction, ni de dégradation des chromophores sous irradiation. Le matériau selon l'invention assure une réticulation sur une épaisseur importante, dans la totalité du matériau. The material according to the invention being a photocrosslinkable material in the visible range, there will be no destruction or degradation of the chromophores under irradiation. The material according to the invention provides crosslinking over a large thickness, throughout the material.
Du fait que la réticulation est réalisée par un procédé optique et non thermique, le matériau selon l'invention offre la possibilité d'une résolution spatiale fine. Because the crosslinking is carried out by an optical and not a thermal process, the material according to the invention offers the possibility of fine spatial resolution.
Avantageusement, les fonctions réticulables sont choisies parmi les fonctions acrylate, et les fonctions époxy. Advantageously, the crosslinkable functions are chosen from acrylate functions and epoxy functions.
Le monomère est choisi avantageusement parmi le tétraacrylate de pentaérythritol, le triacrylate de pentaérythritol (PETIA), et le tris (2-hydroxyéthyl) isocyanurate triacrylate (et d'autres encore...). The monomer is advantageously chosen from pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol triacrylate (PETIA), and tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate (and others ...).
Le chromophore est choisi avantageusement parmi le 5 OCB, le MMONS, le MOCC, et autres, tels que les chromophores à hyperpolarisabilité quadratique non nulle. The chromophore is advantageously chosen from OCB, MMONS, MOCC, and others, such as chromophores with non-zero quadratic hyperpolarizability.
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Le photosensibilisateur est choisi avantageusement parmi l'éosine Y et le bleu de méthylène et d'autres. The photosensitizer is advantageously chosen from eosin Y and methylene blue and others.
Le matériau, selon l'invention, peut, en outre, comprendre, dans certains cas, un co-amorceur, tel que la méthyl-diéthanolamine. The material according to the invention may also comprise, in certain cases, a co-initiator, such as methyl diethanolamine.
Avantageusement, dans le matériau selon l'invention, tous les chromophores ou une partie de ceux-ci est (sont) aligné (e) (s), par exemple, par application d'un champ électrique. Advantageously, in the material according to the invention, all or part of the chromophores is (are) aligned, for example, by application of an electric field.
L'invention concerne, en outre, un matériau réticulé, en totalité ou en partie, susceptible d'être obtenu par photoréticulation, par la lumière visible, en totalité ou en partie du matériau photoréticulable, défini plus haut. The invention further relates to a crosslinked material, in whole or in part, capable of being obtained by photocrosslinking, by visible light, in whole or in part of the photocrosslinkable material, defined above.
L'utilisation, selon l'invention, d'un photosensibilisateur adapté pour réaliser la réticulation et bloquer ainsi l'orientation des chromophores confère définitivement au matériau les propriétés voulues. En outre, ce matériau peut présenter de fort dopages en chromophores. Ceux-ci étant, de préférence, orientés en totalité ou en partie (dans l'ensemble du matériau ou seulement dans certaines zones choisies de celui-ci). The use, according to the invention, of a photosensitizer suitable for crosslinking and thus blocking the orientation of the chromophores definitively gives the material the desired properties. In addition, this material can present strong dopings in chromophores. These being preferably oriented in whole or in part (in the whole of the material or only in certain selected areas thereof).
L'invention a encore trait à un circuit intégré optique comprenant ce matériau réticulé ; ce circuit intégré optique étant choisi parmi les modulateurs d'amplitude, de phase, ou d'autres dispositifs. The invention also relates to an optical integrated circuit comprising this crosslinked material; this optical integrated circuit being chosen from amplitude, phase modulators or other devices.
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L'invention concerne aussi un procédé de préparation d'un circuit intégré optique, comprenant les étapes successives suivantes : - mettre le matériau photoréticulable, tel que décrit ci-dessus, dans lequel les chromophores ne sont pas alignés, sous la forme d'une couche ; - réaliser l'alignement des chromophores par application d'un champ électrique ; - maintenir le champ électrique et éclairer la couche par la lumière visible, au travers d'un masque ne permettant l'éclairement sur la couche que des zones correspondant au motif du circuit optique désiré ; - supprimer le champ électrique ; éclairer l'ensemble de la couche, moyennant quoi les chromophores ne sont alignés que dans les zones correspondant au motif du circuit intégré optique ; - déposer l'électrode aux endroits voulus. The invention also relates to a method for preparing an optical integrated circuit, comprising the following successive steps: - putting the photocrosslinkable material, as described above, in which the chromophores are not aligned, in the form of a layer ; - Align the chromophores by applying an electric field; - maintain the electric field and illuminate the layer with visible light, through a mask allowing the illumination on the layer only of the zones corresponding to the pattern of the desired optical circuit; - suppress the electric field; illuminating the entire layer, whereby the chromophores are aligned only in the zones corresponding to the pattern of the optical integrated circuit; - place the electrode in the desired places.
Grâce au procédé de l'invention, on remarque que la gravure du circuit peut être menée à bien en laissant l'échantillon en place et qu'il n'y a pas de traitement à posteriori. Thanks to the method of the invention, it is noted that the etching of the circuit can be carried out by leaving the sample in place and that there is no post-processing.
Le procédé est très simple et demande une manutention très réduite. La technique permet, en outre, de faciliter la connexion optique du circuit. The process is very simple and requires very little handling. The technique also makes it possible to facilitate the optical connection of the circuit.
Avantageusement, on peut, au cours de la première étape, noyer une fibre optique dans le matériau et commencer le circuit à partir de la fibre. Advantageously, it is possible, during the first step, to embed an optical fiber in the material and to start the circuit starting from the fiber.
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Le procédé, selon l'invention, permet de limiter les pertes d'insertions, problème important dans le cadre des circuits intégrés optiques. The method according to the invention makes it possible to limit the losses of insertions, an important problem in the context of optical integrated circuits.
D'autres détails et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif et non limitatif, et faite en référence aux dessins joints, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe d'un exemple de CIO, qui est un gyroscope optique utilisant un double modulateur de phase intégré ; - la figure 2 est un graphique qui montre l'absorption de chacun des constituants du matériau photoréticulable selon l'invention ; en ordonnée, est portée l'absorption A (unités arbitraires) et en
0 abscisse la longueur d'onde k (en A) - les figures 3A, 3B, 3C, 3D constituent un schéma de principe qui illustre les différentes étapes de réalisation d'un modulateur d'amplitude selon l'invention. Other details and advantages of the present invention will appear better on reading the description which follows, given by way of illustration and not limitation, and made with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a block diagram an example of an IOC, which is an optical gyroscope using an integrated double phase modulator; - Figure 2 is a graph which shows the absorption of each of the constituents of the photocrosslinkable material according to the invention; on the ordinate, is absorbed A (arbitrary units) and in
0 abscissa the wavelength k (in A) - FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D constitute a block diagram which illustrates the various stages of production of an amplitude modulator according to the invention.
De manière détaillée, le matériau photoréticulable par la lumière visible, selon l'invention, comprend essentiellement une matrice d'un monomère possédant au moins trois fonctions réticulables. In detail, the material photocrosslinkable by visible light, according to the invention, essentially comprises a matrix of a monomer having at least three crosslinkable functions.
Par comprend essentiellement, on entend que ladite matrice représente généralement plus de 50 % en poids et de préférence de 30 à 90 % en poids du matériau selon l'invention. By essentially comprises, it is meant that said matrix generally represents more than 50% by weight and preferably from 30 to 90% by weight of the material according to the invention.
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Par matrice d'un monomère, on entend que le monomère est sous la forme d'une structure homogène, dans laquelle les autres éléments, à savoir le chromophore et le photosensibilisateur sont répartis, de préférence uniformément, de manière homogène. By matrix of a monomer is meant that the monomer is in the form of a homogeneous structure, in which the other elements, namely the chromophore and the photosensitizer are distributed, preferably uniformly, in a homogeneous manner.
La matrice photoréticulable est composée de monomères, encore appelés (précurseurs)), présentant au moins trois fonctions réticulables. The photocrosslinkable matrix is composed of monomers, also called (precursors)), having at least three crosslinkable functions.
Lors de la réaction de réticulation que subit le matériau selon l'invention, les fonctions réticulables sont brisées au profit d'une liaison entre deux molécules. On forme ainsi un réseau tridimensionnel réticulé dont la viscosité est considérablement plus importante que celle du précurseur : à titre d'exemple, cette viscosité peut passer de 500 cps à 1013 ps. L'utilisation de précurseurs n'ayant que deux fonctions réticulables conduit non pas à un réseau tridimensionnel, conformément à l'invention, mais à un polymère, ce qui est nettement moins intéressant. During the crosslinking reaction which the material according to the invention undergoes, the crosslinkable functions are broken in favor of a bond between two molecules. A cross-linked three-dimensional network is thus formed, the viscosity of which is considerably higher than that of the precursor: for example, this viscosity can go from 500 cps to 1013 ps. The use of precursors having only two crosslinkable functions leads not to a three-dimensional network, in accordance with the invention, but to a polymer, which is clearly less advantageous.
Les fonctions réticulables peuvent être choisies parmi toutes les fonctions réticulables connues. Des exemples de telles fonctions réticulables sont la fonction acrylate, la fonction époxy. The crosslinkable functions can be chosen from all known crosslinkable functions. Examples of such crosslinkable functions are the acrylate function, the epoxy function.
Des exemples de précurseurs, monomères, réticulables, photopolymérisables sont donc le triacrylate de pentaérythritol (II) et le tétraacrylate de pentaérythritol (I) dont les formules sont données ci-après : Examples of precursors, monomers, crosslinkable, photopolymerizable are therefore pentaerythritol (II) triacrylate and pentaerythritol (I) tetraacrylate, the formulas of which are given below:
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ou encore le tris (2-hydroxyéthyl) isocyanurate triacrylate (et d'autres encore).
or else tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate (and others still).
Selon l'invention, l'amorce de la réaction par la lumière ne se fait pas directement par action sur la fonction réticulable avec création de radicaux libres sous UV-avec tous les effets néfastes que cela peut avoir sur les chromophores, mais aussi sur la matrice-mais par l'intermédiaire d'un composé photosensibilisateur ajouté à la matrice, permettant, de manière avantageuse, conformément à l'invention, une réticulation avec la lumière visible. According to the invention, the initiation of the reaction by light is not done directly by action on the crosslinkable function with creation of free radicals under UV-with all the harmful effects that this may have on the chromophores, but also on the matrix-but via a photosensitizer compound added to the matrix, advantageously allowing, in accordance with the invention, crosslinking with visible light.
De préférence, selon l'invention, on éclaire seulement dans la plage du pic d'absorption du photosensibilisateur, c'est-à-dire seulement sur le pic Preferably, according to the invention, it is only illuminated in the range of the absorption peak of the photosensitizer, that is to say only on the peak
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du photosensibilisateur, de manière très précise, par exemple avec un laser. photosensitizer, very precisely, for example with a laser.
Le choix du photosensiblisateur est conditionné par le fait que, selon l'invention, on souhaite induire la réticulation, la photopolymérisation, dans une fenêtre du spectre bien défini correspondant à la plage de longueurs d'ondes de la lumière visible. The choice of photosensitizer is conditioned by the fact that, according to the invention, it is desired to induce crosslinking, photopolymerization, in a window of the well defined spectrum corresponding to the wavelength range of visible light.
La concentration en photosensibilisateur est faible, généralement de un à quelques centièmes en poids, jusqu'à 1 à quelques millièmes en poids. The photosensitizer concentration is low, generally from one to a few hundredths by weight, up to 1 to a few thousandths by weight.
La concentration en photosensibilisateur permet de contrôler la transparence du précurseur-monomère. The photosensitizer concentration makes it possible to control the transparency of the precursor-monomer.
On peut ainsi travailler-au contraire de l'art antérieur-sur des épaisseurs importantes, pouvant aller jusqu'à quelques centaines de microns, par exemple 400 pm, pour des dosages modérés. It is thus possible to work - unlike the prior art - on significant thicknesses, which can range up to a few hundred microns, for example 400 μm, for moderate dosages.
Selon l'invention, le composé photosensibilisateur présente un pic d'absorption dans le domaine de la lumière visible, ce pic d'absorption étant, en outre, distinct, séparé de celui du chromophore. According to the invention, the photosensitizing compound has an absorption peak in the visible light domain, this absorption peak being, moreover, distinct, separate from that of the chromophore.
La figure 2 illustre cette situation en montrant la contribution à l'absorption de chaque composant du matériau selon l'invention. FIG. 2 illustrates this situation by showing the contribution to the absorption of each component of the material according to the invention.
Le chromophore (C) absorbe, en général, principalement dans le visible, et le couple chromophore photosensibilisateur (S) est, en outre, adapté afin qu'il n'y ait pas recouvrement des deux pièces d'absorption. Le pic d'absorption du The chromophore (C) absorbs, in general, mainly in the visible, and the photosensitizing chromophore couple (S) is, moreover, adapted so that there is no overlap of the two absorption parts. The absorption peak of
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photosensibilisateur (S) va donc se situer également dans le visible, mais, par exemple, à une longueur d'onde plus élevée que celui du chromophore. photosensitizer (S) will therefore also be in the visible, but, for example, at a longer wavelength than that of the chromophore.
Sur la figure 2, on a également représenté le pic d'absorption du monomère (M) ou précurseur qui se situe plutôt dans l'UV. FIG. 2 also shows the absorption peak of the monomer (M) or precursor which is rather located in the UV.
On note qu'il existe un recouvrement entre le pic d'absorption du monomère (M) et celui du chromophore (C) ; ce recouvrement serait gênant si on opérait une photoréticulation directe du monomère par irradiation aux UV, puisque l'on détériorerait alors le chromophore, extrêmement sensible aux UV. It is noted that there is an overlap between the absorption peak of the monomer (M) and that of the chromophore (C); this covering would be troublesome if direct photocrosslinking of the monomer was carried out by UV irradiation, since the chromophore, which is extremely sensitive to UV, would then be damaged.
Du fait que, selon l'invention, la photoréticulation est réalisée avec de la lumière visible dans la plage étroite correspondant au pic d'absorption du photosensibilisateur (voir flèche), éloigné, distinct du pic du chromophore, celui-ci ne subit aucune détérioration. Because, according to the invention, the photocrosslinking is carried out with visible light in the narrow range corresponding to the absorption peak of the photosensitizer (see arrow), distant, distinct from the chromophore peak, the latter does not undergo any deterioration .
En outre, le chromophore (C) est présent à une forte concentration, qui peut aller généralement de 1 % à 50 % en poids. De ce fait, son absorption masquerait celle du photosensibilisateur, si, selon l'invention, les pics d'absorption respectifs du photosensibilisateur (S) et du chromophore (C) n'étaient pas distincts, séparés. In addition, chromophore (C) is present in a high concentration, which can generally range from 1% to 50% by weight. Therefore, its absorption would mask that of the photosensitizer, if, according to the invention, the respective absorption peaks of the photosensitizer (S) and of the chromophore (C) were not distinct, separate.
Ces conditions étant remplies, l'homme du métier pourra déterminer quelles sont les associations chromophore/photosensibilisateur adéquates. These conditions being fulfilled, the person skilled in the art will be able to determine which are the appropriate chromophore / photosensitizer associations.
Des exemples de chromophores ou molécules dopantes possédant des propriétés optiques non Examples of chromophores or doping molecules with non-optical properties
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linéaires, sont le 5 OCB (III), le MMONS (IV) et le MOCC (V) dont les formules sont données ci-après :
are the 5 OCB (III), the MMONS (IV) and the MOCC (V) whose formulas are given below:
Des exemples de photosensibilisateurs, c'est-à-dire de colorants, servant à induire une photoréticulation dans le visible, sont l'éosine y (VI) Examples of photosensitizers, i.e. dyes, used to induce visible photocrosslinking, are eosin y (VI)
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et le bleu de méthylène (VII), dont le formules sont données ci-après :
and methylene blue (VII), the formulas of which are given below:
Un matériau, particulièrement préféré selon l'invention, comprend une matrice de monomère PETIA, un chromophore MOCC, à raison de 10 à 20 % en poids et un photosensibilisateur (éosine), à raison de 0,1 à 0,001 % en poids. A material, particularly preferred according to the invention, comprises a matrix of PETIA monomer, a chromophore MOCC, in an amount of 10 to 20% by weight and a photosensitizer (eosin), in an amount of 0.1 to 0.001% by weight.
Le matériau, dans ce cas, contient, en outre, un co-amorceur, tel que la méthyl-diéthanol amine, à raison généralement de 1 à 10 % en poids. The material, in this case, also contains a co-initiator, such as methyl diethanol amine, generally at a rate of 1 to 10% by weight.
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Le matériau, selon l'invention, peut être préparé par simple mélange de monomère précurseur, du photosensibilisateur et du chromophore. The material according to the invention can be prepared by simple mixing of the precursor monomer, the photosensitizer and the chromophore.
La réalisation d'un circuit intégré optique ( CIO ), à l'aide du matériau photoréticulable selon l'invention, comprend plusieurs étapes. The production of an optical integrated circuit (IOC), using the photocrosslinkable material according to the invention, comprises several steps.
Ces étapes sont illustrées sur la figure 3, qui montre la réalisation à titre d'exemple d'un modulateur d'amplitude. These steps are illustrated in FIG. 3, which shows the embodiment, by way of example, of an amplitude modulator.
Il est bien évident que d'autres circuits intégrés optiques ( CIO ) peuvent être préparés de manière analogue, avec éventuellement de légères adaptations. It is obvious that other optical integrated circuits (CIO) can be prepared in a similar manner, with possible slight adaptations.
Tout d'abord (figure 3A), le mélange monomère-précurseur, photosensibilisateur et chromophore est mis sous la forme d'une couche (31) d'épaisseur voulue, par exemple de 100 à 200 Mm. First of all (FIG. 3A), the monomer-precursor, photosensitizer and chromophore mixture is put in the form of a layer (31) of desired thickness, for example from 100 to 200 mm.
Dans cette couche, les chromophores (32) dopant le précurseur sont orientés, de manière aléatoire, ils ne sont pas alignés. In this layer, the chromophores (32) doping the precursor are randomly oriented, they are not aligned.
Dans une deuxième étape, on polarise la couche, c'est-à-dire que l'on applique un champ électrique (E) (polarisation coronna) de façon à réaliser l'alignement des chromophores, c'est-à-dire à tous les orienter dans la même direction (figure 3B). In a second step, the layer is polarized, that is to say that an electric field (E) is applied (polarization coronna) so as to achieve the alignment of the chromophores, that is to say orient them all in the same direction (Figure 3B).
Le champ électrique est généralement perpendiculaire au plan principal de la couche (31). Le champ électrique étant maintenu, on réalise une première photoréticulation, en éclairant avec de la lumière visible (33) (longueur d'onde adaptée) la couche (31), au travers d'un masque (34) pourvu d'un motif (35) The electric field is generally perpendicular to the main plane of the layer (31). The electric field being maintained, a first photocrosslinking is carried out, by lighting with visible light (33) (suitable wavelength) the layer (31), through a mask (34) provided with a pattern ( 35)
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correspondant au motif, au tracé du circuit optique que l'on souhaite obtenir sur la couche, c'est-à-dire que le masque (34) ne permet l'éclairement sur la couche que des zones correspondant au motif, au tracé optique que l'on souhaite obtenir. corresponding to the pattern, to the layout of the optical circuit which it is desired to obtain on the layer, that is to say that the mask (34) allows the illumination on the layer only of the areas corresponding to the pattern, to the optical layout that we want to get.
Cette deuxième étape du procédé, qui est en fait une première opération de réticulation suivant le tracé du circuit optique désiré, a notamment trois conséquences : il y a une densification de la matrice, accompagnée d'une augmentation de l'indice de réfraction, et il y a une immobilisation du chromophore, et donc, de ce fait, une induction d'une biréfringence et de propriétés électro-optiques permanentes. This second step of the method, which is in fact a first crosslinking operation along the path of the desired optical circuit, has in particular three consequences: there is a densification of the matrix, accompanied by an increase in the refractive index, and there is immobilization of the chromophore, and therefore, as a result, an induction of birefringence and permanent electro-optical properties.
Dans la troisième étape du procédé, on coupe le champ de polarisation, autrement dit, on supprime le champ électrique. L'orientation des chromophores dans les régions non réticulées, non éclairées (protégées par le masque) au cours de l'étape précédente, c'est-à-dire dans les régions (36) en dehors du motif, du tracé du circuit optique, que l'on souhaite obtenir, relaxe alors (37). In the third step of the method, the polarization field is cut, in other words, the electric field is suppressed. The orientation of the chromophores in the non-crosslinked, non-illuminated regions (protected by the mask) during the previous step, that is to say in the regions (36) outside the pattern, of the layout of the optical circuit , which one wishes to obtain, then relaxes (37).
On éclaire uniformément, avec de la lumière visible (33) (figure 3C), l'ensemble de la couche et on fige ainsi les orientations. Les chromophores ne sont alignés, n'ont une orientation privilégiée que dans la région (38) correspondant au dessin du motif du masque de la figure 3B, au travers de laquelle pouvait passer la lumière. On obtient ainsi un contraste de propriétés optiques entre les régions où l'orientation a été bloquée et celles où elle a été relaxée. Ce contraste The entire layer is uniformly illuminated with visible light (33) (FIG. 3C) and the orientations are thus frozen. The chromophores are aligned, have a preferred orientation only in the region (38) corresponding to the drawing of the mask motif in FIG. 3B, through which the light could pass. A contrast of optical properties is thus obtained between the regions where the orientation has been blocked and those where it has been relaxed. This contrast
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constitue le circuit optique. Autrement dit, cela induit un saut d'indice assurant les conditions de guidage. constitutes the optical circuit. In other words, this induces an index jump ensuring the guidance conditions.
L'orientation fixée, l'alignement des chromophores dans une direction qui est perpendiculaire au plan la couche confère au matériau des propriétés électro-optiques. Pour utiliser l'effet électro-optique, il faut encore déposer les électrodes (39,40) nécessaires à l'application d'un champ électrique aux endroits voulus (figure 3D). Le dépôt d'électrodes permet, en effet, d'appliquer un champ électrique qui module l'indice de réfraction du guide. The fixed orientation, the alignment of the chromophores in a direction which is perpendicular to the plane, the layer gives the material electro-optical properties. To use the electro-optical effect, the electrodes (39,40) necessary for the application of an electric field must still be deposited at the desired locations (Figure 3D). The deposition of electrodes makes it possible, in fact, to apply an electric field which modulates the refractive index of the guide.
Sur la figure 3D, on obtient ainsi un modulateur d'amplitude.In FIG. 3D, an amplitude modulator is thus obtained.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2871582A1 (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-16 | Univ Louis Pasteur Etablisseme | METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTICAL CIRCUIT OPTICAL BLOCK INTEGRATED BY LOCALIZED PHOTOPOLYMERIZATION OF AN ORGANIC MATRIX BY TWO-PHOTON ABSORPTION AND OPTICAL BLOCK THUS OBTAINED |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0097012A1 (en) * | 1982-06-10 | 1983-12-28 | Jotun Polymer (UK) LTD. | Photocurable resins and their use |
EP0237233A2 (en) * | 1986-02-28 | 1987-09-16 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | One-part visible light-curable dentin enamel adhesive |
US4743531A (en) * | 1986-11-21 | 1988-05-10 | Eastman Kodak Company | Dye sensitized photographic imaging system |
EP0313475A2 (en) * | 1987-09-28 | 1989-04-26 | EASTMAN KODAK COMPANY (a New Jersey corporation) | An optical article containing a transmission medium exhibiting a high level of second order polarization susceptibility |
US4997745A (en) * | 1988-08-11 | 1991-03-05 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Photosensitive composition and photopolymerizable composition employing the same |
EP0625724A1 (en) * | 1993-05-21 | 1994-11-23 | BASF Aktiengesellschaft | Process for poling and orienting organic materials containing a non-linear optical chromophore, and their use |
JPH06332173A (en) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Toyobo Co Ltd | Photopolymerizable composition |
JPH08217813A (en) * | 1995-02-17 | 1996-08-27 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | Photoinitiator composition, photopolymerizable composition and photopolymerization method |
US5635576A (en) * | 1994-09-16 | 1997-06-03 | France Telecom | Crosslinkable material which may be used in opto-electronics, process for producing this material, and monomer allowing this material to be obtained |
US5667930A (en) * | 1995-08-31 | 1997-09-16 | Cheil Synthetics Incorporation | Photoresist composition containing 4,6-(bis)chloromethyl-5-triazine initiator |
-
2000
- 2000-11-21 FR FR0015008A patent/FR2817049A1/en active Pending
-
2001
- 2001-11-20 WO PCT/FR2001/003640 patent/WO2002042339A1/en not_active Application Discontinuation
- 2001-11-20 AU AU2002220802A patent/AU2002220802A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0097012A1 (en) * | 1982-06-10 | 1983-12-28 | Jotun Polymer (UK) LTD. | Photocurable resins and their use |
EP0237233A2 (en) * | 1986-02-28 | 1987-09-16 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | One-part visible light-curable dentin enamel adhesive |
US4743531A (en) * | 1986-11-21 | 1988-05-10 | Eastman Kodak Company | Dye sensitized photographic imaging system |
EP0313475A2 (en) * | 1987-09-28 | 1989-04-26 | EASTMAN KODAK COMPANY (a New Jersey corporation) | An optical article containing a transmission medium exhibiting a high level of second order polarization susceptibility |
US4997745A (en) * | 1988-08-11 | 1991-03-05 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Photosensitive composition and photopolymerizable composition employing the same |
EP0625724A1 (en) * | 1993-05-21 | 1994-11-23 | BASF Aktiengesellschaft | Process for poling and orienting organic materials containing a non-linear optical chromophore, and their use |
JPH06332173A (en) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Toyobo Co Ltd | Photopolymerizable composition |
US5635576A (en) * | 1994-09-16 | 1997-06-03 | France Telecom | Crosslinkable material which may be used in opto-electronics, process for producing this material, and monomer allowing this material to be obtained |
JPH08217813A (en) * | 1995-02-17 | 1996-08-27 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | Photoinitiator composition, photopolymerizable composition and photopolymerization method |
US5667930A (en) * | 1995-08-31 | 1997-09-16 | Cheil Synthetics Incorporation | Photoresist composition containing 4,6-(bis)chloromethyl-5-triazine initiator |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 03 28 April 1995 (1995-04-28) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 12 26 December 1996 (1996-12-26) * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2871582A1 (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-16 | Univ Louis Pasteur Etablisseme | METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTICAL CIRCUIT OPTICAL BLOCK INTEGRATED BY LOCALIZED PHOTOPOLYMERIZATION OF AN ORGANIC MATRIX BY TWO-PHOTON ABSORPTION AND OPTICAL BLOCK THUS OBTAINED |
WO2006003313A1 (en) * | 2004-06-11 | 2006-01-12 | Universite Louis Pasteur, U.L.P. | Method for making an optical block with an integrated optical circuit by spot photopolymerisation of an organic matrix via two-photon absorption and optical block thus obtained |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2002220802A1 (en) | 2002-06-03 |
WO2002042339A1 (en) | 2002-05-30 |
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