DE102021003426A1 - Method for producing an optical waveguide, an optical waveguide produced using this method, and a medical implant with such an optical waveguide - Google Patents
Method for producing an optical waveguide, an optical waveguide produced using this method, and a medical implant with such an optical waveguide Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021003426A1 DE102021003426A1 DE102021003426.0A DE102021003426A DE102021003426A1 DE 102021003426 A1 DE102021003426 A1 DE 102021003426A1 DE 102021003426 A DE102021003426 A DE 102021003426A DE 102021003426 A1 DE102021003426 A1 DE 102021003426A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- optical waveguide
- pmma
- core
- protective layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/138—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using polymerisation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0601—Apparatus for use inside the body
- A61N5/0603—Apparatus for use inside the body for treatment of body cavities
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
- A61N5/0622—Optical stimulation for exciting neural tissue
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
- G02B1/045—Light guides
- G02B1/046—Light guides characterised by the core material
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
- G02B1/045—Light guides
- G02B1/048—Light guides characterised by the cladding material
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0601—Apparatus for use inside the body
- A61N5/0603—Apparatus for use inside the body for treatment of body cavities
- A61N2005/0605—Ear
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12035—Materials
- G02B2006/12069—Organic material
- G02B2006/12071—PMMA
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12097—Ridge, rib or the like
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Wellenleiters. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung optischer Wellenleiter auf Basis der Materialkombination PMMA/SU8/PMMA zu schaffen, mit dem laterale Periodizitäten von kleiner 50 µm erreichbar sind. Weiterhin soll der optische Wellenleiter eine hohe mechanische Flexibilität aufweisen, wobei Biegeradien von kleiner 1 mm möglich sein sollen. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den folgenden Schritte gelöst,- Ausbildung einer ersten PMMA-Schicht zur Bildung der unteren Mantelschicht (4) des optischen Wellenleiters (1),- Ausbildung einer Schutzschicht (5) auf der ersten PMMA-Schicht,- Auftragen einer SU8-Schicht auf die Schutzschicht (5),- photolithographische Strukturierung der SU8-Schicht durch Belichtung der für die Kernschicht (6, 6a, 6b, 6c) des optischen Wellenleiters (1) vorgesehenen Bereiche der SU8-Schicht und anschließende Entfernung unbelichteter Bereiche der SU8-Schicht mittels für SU8 geeigneter Entwicklerflüssigkeit,- Ausbildung einer zweiten PMMA-Schicht auf nach der photolithographischen Strukturierung freiliegenden Oberflächen der SU8-Schicht und der Schutzschicht (5) zur Bildung der oberen Mantelschicht (7) des optischen Wellenleiters (1), wobei die Schutzschicht (5) gegenüber der Entwicklerflüssigkeit beständig ist und die Schutzschicht (5) innerhalb des optischen Wellenleiters (1) im Wesentlichen optisch inaktiv ist.The invention relates to a method for producing an optical waveguide. The object of the invention is therefore to create a method for producing optical waveguides based on the material combination PMMA/SU8/PMMA, with which lateral periodicities of less than 50 μm can be achieved. Furthermore, the optical waveguide should have high mechanical flexibility, with bending radii of less than 1 mm being possible. This object is achieved with a method having the following steps: - formation of a first PMMA layer to form the lower cladding layer (4) of the optical waveguide (1), - formation of a protective layer (5) on the first PMMA layer, - application an SU8 layer on the protective layer (5), photolithographic structuring of the SU8 layer by exposing the areas of the SU8 layer intended for the core layer (6, 6a, 6b, 6c) of the optical waveguide (1) and subsequent removal of unexposed areas the SU8 layer using a developer liquid suitable for SU8,- formation of a second PMMA layer on surfaces of the SU8 layer and the protective layer (5) that are exposed after the photolithographic structuring to form the upper cladding layer (7) of the optical waveguide (1), wherein the protective layer (5) is resistant to the developer liquid and the protective layer (5) inside the optical waveguide (1) is essentially o is optically inactive.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Wellenleiters, einen mit diesem Verfahren hergestellten optischen Wellenleiter sowie ein medizinisches Implantat mit einem solchen optischen Wellenleiter.The invention relates to a method for producing an optical waveguide, an optical waveguide produced using this method, and a medical implant with such an optical waveguide.
Optische Wellenleiter sind aus lichtdurchlässigen Materialien bestehende Strukturen, in denen sich Licht in Form von Moden ausbreiten kann. Ein optischer Wellenleiter besteht aus einem Kernmaterial und einem Mantelmaterial, wobei das Kernmaterial einen höheren Brechungsindex aufweist als das Mantelmaterial. Je größer der Unterschied zwischen den Brechungsindizes beider Materialien ist, umso kleinere Biegeradien können für die optischen Wellenleiter erreicht werden. Insbesondere in der Optogenetik werden flexible Wellenleiter mit möglichst kleinen Biegeradien (kleiner 1 mm) benötigt. Da größere Unterschiede der Brechungsindizes zu erhöhten Streuverlusten an rauen Grenzflächen führen, muss die Kombination der Materialien passend gewählt werden. Weiterhin sollte die laterale Periodizität der Wellenleiter (Summe aus Wellenleiterbreite und -abstand) kleiner als 50 µm betragen, um eine ausreichende Anzahl an Wellenleitern nebeneinander auf einem Bauteil integrieren zu können.Optical waveguides are structures made of transparent materials in which light can propagate in the form of modes. An optical waveguide consists of a core material and a cladding material, with the core material having a higher refractive index than the cladding material. The greater the difference between the refractive indices of both materials, the smaller the bending radii that can be achieved for the optical waveguides. In optogenetics in particular, flexible waveguides with the smallest possible bending radii (less than 1 mm) are required. Since larger differences in the refractive indices lead to increased scattering losses at rough interfaces, the combination of materials must be chosen appropriately. Furthermore, the lateral periodicity of the waveguides (sum of waveguide width and spacing) should be less than 50 µm in order to be able to integrate a sufficient number of waveguides side by side on one component.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von optischen Wellenleitern bekannt.Various methods for producing optical waveguides are known from the prior art.
Die
Ein weiteres photolithographisches Verfahren zur Herstellung optischer Wellenleiter wird in
In
Aus „SU8 Based Waveguide for Optrodes“, S. Pimenta, Proceedings 2, 814 MDPI (2018) sind theoretische Studien zur Eignung der Materialkombination PMMA/SU8/PMMA für Wellenleiterstrukturen bekannt. Nachteilig ist aber, dass eine photolithographische Strukturierung der SU8-Kernschicht mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aufgrund der geringen Beständigkeit von PMMA gegenüber prozesstypischen Lösemitteln (bzw. SU8-Entwicklerlösung) eine Rissbildung im PMMA hervorruft. Diese Rissbildung verhindert die Fertigung von defektfreien Schichten und damit verlustarmen Wellenleitern. Zur Herstellung defektfreier Schichten kann somit nur eine mechanische Strukturierung der SU8-Kernschicht durchgeführt werden, mit der wiederum aber im Vergleich zur photolithographischen Strukturierung nur deutlich gröbere Strukturen erzeugt werden können. Insbesondere laterale Periodizitäten von kleiner 50 µm können mit einer mechanischen Strukturierung bei der Materialkombination PMMA/SU8/PMMA nicht erreicht werden.Theoretical studies on the suitability of the material combination PMMA/SU8/PMMA for waveguide structures are known from "SU8 Based Waveguide for Optrodes", S. Pimenta,
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung optischer Wellenleiter auf Basis der Materialkombination PMMA/SU8/PMMA zu schaffen, mit dem laterale Periodizitäten von kleiner 50 µm erreichbar sind. Weiterhin soll der optische Wellenleiter eine hohe mechanische Flexibilität aufweisen, wobei Biegeradien von kleiner 1 mm möglich sein sollen.The object of the invention is therefore to create a method for producing optical waveguides based on the material combination PMMA/SU8/PMMA, with which lateral periodicities of less than 50 μm can be achieved. Furthermore, the optical waveguide should have high mechanical flexibility, with bending radii of less than 1 mm being possible.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst,
- - Ausbildung einer ersten PMMA-Schicht zur Bildung der unteren Mantelschicht des optischen Wellenleiters,
- - Ausbildung einer Schutzschicht auf der ersten PMMA-Schicht,
- - Auftragen einer SU8-Schicht auf die Schutzschicht,
- - photolithographische Strukturierung der SU8-Schicht durch Belichtung der für die Kernschicht des optischen Wellenleiters vorgesehenen Bereiche der SU8-Schicht und anschließende Entfernung unbelichteter Bereiche der SU8-Schicht mittels für SU8 geeigneter Entwicklerflüssigkeit,
- - Ausbildung einer zweiten PMMA-Schicht auf nach der photolithographischen Strukturierung freiliegenden Oberflächen der SU8-Schicht und der Schutzschicht zur Bildung der oberen Mantelschicht des optischen Wellenleiters,
- - formation of a first PMMA layer to form the lower cladding layer of the optical waveguide,
- - formation of a protective layer on the first PMMA layer,
- - Application of a SU8 layer on the protective layer,
- - Photolithographic structuring of the SU8 layer by exposure to light for the core layer areas of the SU8 layer provided for the optical waveguide and subsequent removal of unexposed areas of the SU8 layer using a developer liquid suitable for SU8,
- - formation of a second PMMA layer on surfaces of the SU8 layer and the protective layer that are exposed after the photolithographic patterning to form the upper cladding layer of the optical waveguide,
Das Material der Schutzschicht wird dabei so gewählt, dass es zum einen gegenüber der Entwicklerflüssigkeit beständig ist und zum anderen innerhalb des optischen Wellenleiters im Wesentlichen optisch inaktiv ist.The material of the protective layer is selected in such a way that on the one hand it is resistant to the developer liquid and on the other hand it is essentially optically inactive within the optical waveguide.
Die Schutzschicht innerhalb des optischen Wellenleiters ist im Wesentlichen dann optisch inaktiv, wenn der Brechungsindex der Schutzschicht und der Brechungsindex der Kernschicht etwa gleich sind und die Schutzschicht eine Schichtstärke von kleinergleich 5 % der Schichtstärke der Kernschicht aufweist. Alternativ können der Brechungsindex der Schutzschicht und der Brechungsindex der unteren Mantelschicht etwa gleich sein. In einer möglichen Ausgestaltung wird die zwischen den Wellenleitern liegende Schutzschicht nach der Strukturierung der Wellenleiter entfernt, z. B. durch trockenchemisches oder nasschemisches Ätzen. In diesem Fall ist die Schutzschicht unabhängig von ihrem Brechungsindex optisch inaktiv.The protective layer within the optical waveguide is essentially optically inactive when the refractive index of the protective layer and the refractive index of the core layer are approximately the same and the protective layer has a layer thickness of less than or equal to 5% of the layer thickness of the core layer. Alternatively, the refractive index of the protective layer and the refractive index of the lower cladding layer may be about the same. In one possible embodiment, the protective layer between the waveguides is removed after the waveguides have been structured, e.g. B. by dry chemical or wet chemical etching. In this case, the protective layer is optically inactive, regardless of its refractive index.
Durch die Schutzschicht wird die erste PMMA-Schicht bei dem Einsatz der Entwicklerflüssigkeit während der photolithographischen Strukturierung der SU8-Kernschicht geschützt. Somit wird eine durch die Entwicklerflüssigkeit verursachte Rissbildung in der ersten PMMA-Schicht vermieden.The first PMMA layer is protected by the protective layer when the developer liquid is used during the photolithographic structuring of the SU8 core layer. This prevents cracking in the first PMMA layer caused by the developer liquid.
In einer vorteilhaften Ausführung erfolgt die Ausbildung der Schutzschicht durch Auftragen einer SU8-Schicht auf die erste PMMA-Schicht und anschließende Belichtung dieser SU8-Schicht. Durch die Belichtung wird diese SU8-Schicht gegenüber der photolithographischen Strukturierung der weiteren (zum Aufbau der Kernschicht nachfolgend aufgetragenen) SU8-Schicht beständig. Weiterhin weisen die als SU8-Schicht ausgeführte Schutzschicht und die Kernschicht denselben Brechungsindex auf.In an advantageous embodiment, the protective layer is formed by applying an SU8 layer to the first PMMA layer and then exposing this SU8 layer to light. As a result of the exposure, this SU8 layer becomes resistant to the photolithographic structuring of the further SU8 layer (applied subsequently to build up the core layer). Furthermore, the protective layer designed as an SU8 layer and the core layer have the same refractive index.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Ausbildung der ersten Mantelschicht und/oder die Ausbildung der zweiten Mantelschicht durch Schichtauftrag mittels Spin Coating und anschließender thermischer Aushärtung erfolgt.One embodiment of the method provides that the formation of the first cladding layer and/or the formation of the second cladding layer takes place by layer application using spin coating and subsequent thermal curing.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass auch das Auftragen der SU8-Schicht auf der Schutzschicht und/oder das Auftragen der SU8-Schicht auf der ersten PMMA-Schicht mittels Spin Coating erfolgt.A further embodiment provides that the SU8 layer is also applied to the protective layer and/or the SU8 layer is applied to the first PMMA layer by means of spin coating.
Weiterhin wird ein optischer Wellenleiter vorgeschlagen, der eine untere Mantelschicht aus PMMA, eine Kernschicht aus SU8 und eine obere Mantelschicht aus PMMA aufweist, wobei die Kernschicht mittels photolithographischer Strukturierung einer SU8-Schicht gebildet ist. Zwischen der unteren Mantelschicht und der Kernschicht ist eine Schutzschicht angeordnet. Diese Schutzschicht ist gegenüber der photolithographischen Entwicklerflüssigkeit beständig und innerhalb des optischen Wellenleiters im Wesentlichen optisch inaktiv.Furthermore, an optical waveguide is proposed which has a lower cladding layer made of PMMA, a core layer made of SU8 and an upper cladding layer made of PMMA, the core layer being formed by means of photolithographic structuring of an SU8 layer. A protective layer is arranged between the lower cladding layer and the core layer. This protective layer is resistant to the photolithographic developer liquid and is essentially optically inactive within the optical waveguide.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Schutzschicht des optischen Wellenleiters eine SU8-Schicht.In an advantageous embodiment, the protective layer of the optical waveguide is an SU8 layer.
Eine Ausführung sieht vor, dass der optische Wellenleiter eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Kernschichten aufweist. Der optische Wellenleiter bildet damit ein Bauteil, welches mehrere Kanäle in der Kernschicht zur Lichtausbreitung enthält, welche auch mit Richtungsänderungen ausgeführt, über Weichen miteinander verbunden, in den lateralen Abmessungen verändert oder mit Ein- und Auskoppelstrukturen ausgestattet werden können.One embodiment provides that the optical waveguide has a plurality of core layers arranged next to one another. The optical waveguide thus forms a component which contains several channels in the core layer for light propagation, which can also be designed with changes in direction, connected to one another via switches, changed in their lateral dimensions or equipped with coupling and decoupling structures.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die untere Mantelschicht eine Schichtstärke von 5 µm bis 10 µm, die obere Mantelschicht eine Schichtstärke von 2 µm bis 5 µm, die Schutzschicht eine Schichtstärke von 0,1 µm bis 0,2 µm und die Kernschicht eine Schichtstärke von 5 µm bis 15 µm aufweisen. Ein derartig ausgeführter Wellenleiter zeichnet sich durch eine hohe mechanische Flexibilität aus. Das Materialsystem PMMA/SU8/PMMA ermöglicht dabei Biegeradien des Wellenleiters von kleiner 1 mm. Im roten Spektralbereich (638 nm bis 660 nm) weist PMMA einen Brechungsindex von 1,49 und SU8 einen Brechungsindex von 1,57 auf. Durch diesen großen Unterschied der Brechungsindizes treten bei einem Durchlaufen einer entsprechenden Lichtwelle durch den Wellenleiter auch bei derartig kleinen Biegeradien nur sehr geringe optische Verluste auf. Durch die Dimensionierung der Schichtdicke der Schutzschicht wird darüber hinaus auch sichergestellt, dass diese im optischen Wellenleiter im Wesentlichen optisch inaktiv ist.An advantageous embodiment provides that the lower cladding layer has a layer thickness of 5 μm to 10 μm, the upper cladding layer has a layer thickness of 2 μm to 5 μm, the protective layer has a layer thickness of 0.1 μm to 0.2 μm and the core layer has a layer thickness from 5 µm to 15 µm. A waveguide designed in this way is characterized by high mechanical flexibility. The PMMA/SU8/PMMA material system enables the waveguide to have bending radii of less than 1 mm. In the red spectral range (638 nm to 660 nm), PMMA has a refractive index of 1.49 and SU8 has a refractive index of 1.57. Due to this large difference in the refractive indices, only very small optical losses occur when a corresponding light wave passes through the waveguide, even with such small bending radii. The dimensioning of the layer thickness of the protective layer also ensures that it is essentially optically inactive in the optical waveguide.
In einer Ausführung weisen die nebeneinander angeordneten Kernschichten quer zur Lichtlaufrichtung eine Breite von 5 µm bis 15 µm und einen Abstand von 10 µm bis 20 µm auf. Mit einer derartigen Dimensionierung werden laterale Periodizitäten von kleinergleich 50 µm erzeugt. Beispielsweise wird mit einer Breite von 10 µm und einem Abstand von 15 µm eine Periodizität von 25 µm erreicht und mit geringerer Breite und/oder geringerem Abstand entsprechend eine laterale Periodizität kleiner 25 µm. Damit kann in einem Bauteil eine große Packungsdichte mehrerer Kanäle in der Kernschicht zur Lichtausbreitung erzielt werden.In one embodiment, the core layers arranged next to one another have a width of 5 μm to 15 μm and a spacing of 10 μm to 20 μm transverse to the direction of light travel. With such a dimensioning, lateral periodicities of less than or equal to 50 μm are generated. For example, with a width of 10 μm and a spacing of 15 μm, a periodicity of 25 μm is achieved and with little smaller width and/or smaller distance corresponding to a lateral periodicity of less than 25 μm. A high packing density of multiple channels in the core layer for light propagation can thus be achieved in one component.
Die Erfindung ist nicht auf geradlinig ausgeführte Kernschichten beschränkt. Die photolithographische Strukturierung ermöglicht grundsätzlich jede Geometrie bei der Bildung der als Kernschicht dienenden Kanäle. Beispielsweise können die Kanäle innerhalb der ersten PMMA-Schicht auch mit Richtungsänderungen ausgeführt oder über Weichen miteinander verbunden sein. Mit der photolithographischen Strukturierung sind dabei auch Richtungsänderungen der Kernschicht mit Krümmungsradien kleiner 1 mm in hoher Qualität herstellbar, welche wiederum durch den großen Unterschied der Brechungsindizes von PMMA und SU8 von einer Lichtwelle mit geringen Verlusten durchlaufen werden.The invention is not limited to linear core layers. In principle, photolithographic structuring allows any geometry in the formation of the channels serving as the core layer. For example, the channels within the first PMMA layer can also be designed with changes in direction or be connected to one another via switches. With photolithographic structuring, changes in direction of the core layer with radii of curvature of less than 1 mm can also be produced in high quality, which in turn are passed through by a light wave with low losses due to the large difference in the refractive indices of PMMA and SU8.
Weiterhin wird ein optogenetisches Implantat vorgeschlagen, welches einen erfindungsgemäßen optischen Wellenleiter mit den oben genannten Dimensionierungen aufweist. Die hohe mechanische Flexibilität des erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters verbunden mit den geringen optischen Verlusten ermöglicht die Integration in ein derartiges Implantat. Mit der hohen Packungsdichte der Kanäle in der Kernschicht ist eine hohe Dichte an übertragbaren Lichtimpulsen möglich, welche wiederum eine hochauflösende optische Anregung von organischem Zellmaterial ermöglicht.Furthermore, an optogenetic implant is proposed which has an optical waveguide according to the invention with the dimensions mentioned above. The high mechanical flexibility of the optical waveguide according to the invention, combined with the low optical losses, enables integration into such an implant. With the high packing density of the channels in the core layer, a high density of transmittable light pulses is possible, which in turn enables high-resolution optical excitation of organic cell material.
Insbesondere wird ein als Cochlea-Implantat ausgestaltetes optogenetisches Implantat vorgeschlagen, welches einen erfindungsgemäßen optischen Wellenleiter aufweist und im Innenohr eines Menschen eingesetzt wird. Durch die hochauflösende optische Anregung können die Hörnerven im Innenohr im Vergleich zu elektrisch wirkenden Implantaten räumlicher gezielter angeregt werden.In particular, an optogenetic implant designed as a cochlear implant is proposed, which has an optical waveguide according to the invention and is inserted in the inner ear of a human being. Due to the high-resolution optical stimulation, the auditory nerves in the inner ear can be stimulated in a more spatially targeted manner in comparison to electrically acting implants.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Die
In der dargestellten Ausführung weisen die untere Mantelschicht eine Schichtstärke von 5 µm bis 10 µm, die obere Mantelschicht eine Schichtstärke von 2 µm bis 5 µm, die Schutzschicht 5 eine Schichtstärke von 0,1 µm bis 0,2 µm und die Kernschicht 6 eine Schichtstärke von 5 µm bis 15 µm auf. Die Kernschichten 6a, 6b, 6c bzw. die Kanäle 6a, 6b, 6c der Kernschicht 6 weisen quer zur Lichtlaufrichtung (Lichtlaufrichtung ist senkrecht zur Bildebene) eine Breite von 5 µm bis 15 µm und die nebeneinander angeordneten Kernschichten 6a, 6b, 6c einen Abstand von 10 µm bis 20 µm auf. Mit einer Breite von 10 µm und einem Abstand von 15 µm wird eine laterale Periodizität L von 25 µm und damit kleinergleich 50 µm erreicht. Mit geringerer Breite und/oder geringerem Abstand wird entsprechend eine laterale Periodizität L von kleiner 25 µm erzielt.In the illustrated embodiment, the lower cladding layer has a layer thickness of 5 μm to 10 μm, the upper cladding layer has a layer thickness of 2 μm to 5 μm, the
In einer nicht dargestellten Ausführung ist der optische Wellenleiter gemäß
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführung des optischen Wellenleiters 1 ist in den zur Kernschicht angrenzenden Bereichen die Schutzschicht 5 mittels eines weiteren Verfahrensschritts (zwischen photolithographischer Strukturierung und Auftragen der zweiten PMMA-Schicht 7) entfernt worden. Dieser weitere Verfahrensschritt kann beispielsweise ein trockenchemischer oder nasschemischer Ätzschritt sein. Im Ergebnis ist die Schutzsicht 5 in dieser Ausführung des optischen Wellenleiters 1 dann nur noch zwischen der unteren Mantelschicht und den Kernschichten 6a, 6b, 6c vorhanden. In den zu den Kernschichten 6a, 6b, 6c angrenzenden Bereichen liegt die obere Mantelschicht auf der unteren Mantelschicht auf.In a further embodiment of the optical waveguide 1 (not shown), the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- optischer Wellenleiteroptical waveguide
- 22
- Silizium-Wafersilicon wafer
- 33
- Opferschichtsacrificial layer
- 44
- erste PMMA-Schicht, untere Mantelschichtfirst PMMA layer, lower cladding layer
- 55
- Schutzschichtprotective layer
- 66
- SU8-Schicht, KernschichtSU8 layer, core layer
- 6a6a
- Kernschicht, Kanal der Kernschichtcore layer, channel of the core layer
- 6b6b
- Kernschicht, Kanal der Kernschichtcore layer, channel of the core layer
- 6c6c
- Kernschicht, Kanal der Kernschichtcore layer, channel of the core layer
- 77
- zweite PMMA-Schicht, obere Mantelschichtsecond PMMA layer, upper cladding layer
- LL
- Laterale PeriodizitätLateral periodicity
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- EP 0445527 B1 [0004]EP 0445527 B1 [0004]
- EP 1674905 B1 [0005]EP 1674905 B1 [0005]
- WO 2018089929 A1 [0006]WO 2018089929 A1 [0006]
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021003426.0A DE102021003426A1 (en) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | Method for producing an optical waveguide, an optical waveguide produced using this method, and a medical implant with such an optical waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021003426.0A DE102021003426A1 (en) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | Method for producing an optical waveguide, an optical waveguide produced using this method, and a medical implant with such an optical waveguide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021003426A1 true DE102021003426A1 (en) | 2022-12-22 |
Family
ID=84283823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021003426.0A Pending DE102021003426A1 (en) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | Method for producing an optical waveguide, an optical waveguide produced using this method, and a medical implant with such an optical waveguide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021003426A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0445527B1 (en) | 1990-03-05 | 1994-10-12 | Alcatel SEL Aktiengesellschaft | Optical waveguide component and method of manufacturing an optical waveguide component |
EP1674905B1 (en) | 2004-12-22 | 2008-10-15 | Rohm and Haas Electronic Materials, L.L.C. | Methods of forming optical devices having polymeric layers |
WO2018089929A1 (en) | 2016-11-14 | 2018-05-17 | The Charles Stark Draper Laboratory Inc. | Flexible optical waveguides and methods for manufacturing flexible optical waveguides |
-
2021
- 2021-06-21 DE DE102021003426.0A patent/DE102021003426A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0445527B1 (en) | 1990-03-05 | 1994-10-12 | Alcatel SEL Aktiengesellschaft | Optical waveguide component and method of manufacturing an optical waveguide component |
EP1674905B1 (en) | 2004-12-22 | 2008-10-15 | Rohm and Haas Electronic Materials, L.L.C. | Methods of forming optical devices having polymeric layers |
WO2018089929A1 (en) | 2016-11-14 | 2018-05-17 | The Charles Stark Draper Laboratory Inc. | Flexible optical waveguides and methods for manufacturing flexible optical waveguides |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PONG, Brian Lee Sik; PAMIDIGANTHAM, R.; PREMACHANDRAN, C. S.: Prototype development for chip-chip interconnection by multimode waveguide. 2005 Electronic Packaging Technology Conference, 2005, S. 488–491. IEEE [online] |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE602005005268T2 (en) | Production method of a film-type optical waveguide | |
DE19525745B4 (en) | Method of forming a cover pattern | |
DE3887468T2 (en) | Manufacturing process for a component of integrated optics. | |
EP0911658B1 (en) | Fabrication method of wavegiude structures with optical components | |
DE2529073C2 (en) | Coupling element for fiber optic light guides | |
DE102018110001A1 (en) | OPTICAL SWITCHING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
DE2527939C2 (en) | Method for operating a planar multimode optical waveguide | |
DE4206328A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING OPTOELECTRONIC COMPONENTS | |
DE102009055088B4 (en) | Method for producing a structure, optical component, optical layer stack | |
EP0445527B1 (en) | Optical waveguide component and method of manufacturing an optical waveguide component | |
DE2516975A1 (en) | DISTRIBUTOR IN PLANAR TECHNOLOGY FOR OPTICAL SIGNALS | |
CH700471A1 (en) | A process for producing an electro-optical printed circuit board with optical waveguide structures. | |
EP0043475B1 (en) | Method of making an integrated micro-optical device to be used with multimode light fibres | |
EP0831343B1 (en) | Optical waveguide and process for its manufacture | |
DE19607671A1 (en) | Process for the production of optical components with coupled optical waveguides and components produced by this process | |
EP2287592A1 (en) | Micro-optical construction element and method for its production | |
DE102021003426A1 (en) | Method for producing an optical waveguide, an optical waveguide produced using this method, and a medical implant with such an optical waveguide | |
DE112004000346T5 (en) | Passive alignment of optical fibers with optical elements | |
DE2332736A1 (en) | INTEGRATED OPTICAL CIRCLE AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING | |
DE3011166A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING AN OPTICAL WAVE GUIDE ARRANGEMENT | |
EP0589902A1 (en) | Integrated optical circuit. | |
EP0943111A1 (en) | Device for optical coupling of a solid-state laser with an optical wave guide and a process for their production | |
DE4142850A1 (en) | LIGHT GUIDE CONNECTION FOR COUPLING A WAVE GUIDE AND A FIBER | |
DE3125998A1 (en) | Method for producing an optical grating | |
DE102018106707A1 (en) | Method of making and using a substrate having a functionalized surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RUMRICH, GABRIELE, DIPL.-ING. PAT.-ING., DE |
|
R016 | Response to examination communication |