DE10304382A1

DE10304382A1 - Photostrukturierbarer Körper sowie Verfahren zur Bearbeitung eines Glases und/oder einer Glaskeramik

Info

Publication number: DE10304382A1
Application number: DE10304382A
Authority: DE
Inventors: Bianca Dr. Schreder; Jose Dr. Zimmer; Matthias Dr. Brinkmann; Michael Kluge
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2004-08-12
Also published as: US20040180773A1; GB2398778A; GB0402370D0; FR2850646B1; GB2398778B; FR2850646A1; JP2004238280A; US7262144B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen photostrukturierbaren Körper, insbesondere Glas oder Glaskeramik, wobei das Glas ein Multikomponentenglas und/oder die Glaskeramik eine Multikomponentenglaskeramik ist, welche jeweils eine positive Brechungsindexänderung DELTAn als Folge des Einwirkens von Licht aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen photostrukturierbaren Körper, welcher insbesondere Glas oder Glaskeramik umfasst oder aus diesen Stoffen besteht nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 18, ein Verfahren zur Bearbeitung eines Glases und/oder einer Glaskeramik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 22 sowie Gegenstände mit einem derartigen Körper.
Hintergrund der Erfindung
Optische Bauteile, die auf der Führung und Manipulation von Licht durch Strukturen, wie Wellenleiter und Gitter, beruhen, sind z.B. in den Bereichen Sensorik und Telekommunikation bereits bekannt. Hauptmedium für die Wellenleitung ist dabei derzeit die optische Faser; aufgrund verstärkter Anstrengungen zur Miniaturisierung und Komplexierung nehmen allerdings planare Bauteile an Wichtigkeit zu. Der Vorteil planarer Bauteile besteht in der Möglichkeit, ein multifunktionales Bauteil auf nur einem einzigen Chip herzustellen und dadurch z.B. die Kopplungsverluste sowie auch den herstellungsbedingten Aufwand bei verschiedenen Bauteilen und damit deren Kosten möglichst gering zu halten.
Zu einem gewissen Anteil lassen sich zwar auch in Fasern bi- oder multifunktionelle Bauteile realisieren, z.B. wird geeignet dotiertes Kieselglas (SiO₂, fused Silica), insbesondere Ge-dotiertes SiO₂ bereits zur Herstellung von Bragg-Gittern als De/Multiplexer, beispielsweise bei der Wellenlängenfilterung oder für Sensoren in Fasern verwendet. In dem Ge-dotierten Glas wird hierbei durch UV-Bestrahlung eine inhomogene Defektverteilung erzeugt, die durch Änderung des Absorptionskoeffizienten zu Brechungsindexänderungen führt. Auf ähnliche Weise lassen sich diese Gitter oder andere Strukturen auch in gewissen Pb-, RE- (RE = Selten Erden), sowie Ag-dotierten Gläsern herstellen. Geeignete Temperverfahren können des weiteren zum gezielten Ausfällen und nachfolgendem selektiven Ätzen der Mikrokristalle innerhalb der bestrahlten Gebiete angewendet werden, wie beispielsweise bei dem Corning 8603 Fotoform/FotoCeram oder Hoya PEG-3.
Es ist ausserdem bekannt, dass durch Bestrahlung verschiedener Gläser mit geeigneten hochenergetischen Pulsen (fs-Pulse) Strukturen in Glas erzeugt werden können. So wurden z.B. durch das fs-Beschreiben von Ge-dotiertem SiO₂- Glas bzw. Kieselerdeglas (K. Hirao et al., J. Non-Cryst. Solids 235, pp. 31–35, 1998) positive Brechungsindexänderungen im Bereich von bis zu 10^–2 erzeugt.
Negative Brechungsindexänderungen wurden auch in Borosilikaten, Sulfid- und Bleigläsern beobachtet, siehe hierzu Corning WO 01/44871, PCT/US00/20651. Durch geeignetes Einstellen der Pulsenergie und der Schreibgeschwindigkeit ließen sich hierbei Brechungsindexänderungen ohne physikalische Beschädigung des Glases herstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, herkömmliche Beschränkungen bei der Strukturierung mit Licht zu überwinden und Materialien und Verfahren bereitzustellen, mit welchen insbesondere das direkte Schreiben von Wellenleiterstrukturen ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache Weise bereits mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 18 und 22 erreicht.
Besonders vorteilhaft und überraschend gibt die Erfindung erstmals ein Material an, welches nicht fused Silica bzw. ein Kieselglas ist sondern macht eine weite Klasse von Gläsern mit der vorteilhaft erwünschten positiven Brechungsindexänderung Δn verfügbar.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform umfasst ein LAS-Glas (Lithium-Aluminosilikat-Glas).
Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform ergibt sich, wenn das Glas eine LAS-Glaskeramik (Lithium-Aluminosilikat-Glaskeramik) ist.
Bevorzugtes LAS-Glas und/oder LAS-Glaskeramik weist eine Zusammensetzung von 15 bis 90 Gew.-% SiO₂, 1 bis 35 Gew.-% Al₂O₃, 1 bis 20 Gew.-% Li₂O auf .
Besonders bevorzugtes LAS-Glas und/oder LAS-Glaskeramik weist eine Zusammensetzung 20 bis 85 Gew.-% SiO₂, 5 bis 35 Gew.-% Al₂O₃, 1 bis 18 Gew.-% Li₂O auf .
Die am meisten bevorzugte Zusammensetzung beträgt 25 bis 75 Gew.-% SiO₂, 5 bis 30 Gew.-% Al₂O₃, 2 bis 15 Gew.-% Li₂O.
Zur Erhöhung der Empfindlichkeit bzw. der Photosensitiviität ist es vorteilhaft, wenn das Glas und/oder die Glaskeramik einen Sensibilisator und/oder Aktivator umfasst, welcher vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Ce, Er, Eu, deren Ionen und deren Mischungen umfasst. Alternativ oder zusätzlich kann das Glas und/oder die Glaskeramik ein photosensitives Element oder eine Mischung aus photosensitiven Elementen umfassen, welche vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt sind, welche Cu, Ag, Au, Ce³⁺, Eu²⁺ sowie deren weitere Ionen und deren Mischungen enthält, um hierdurch vorzugsweise geeignete Absorptionszentren bereitzustellen.
Die Empfindlichkeit lässt sich weiter vorteilhaft steigern wenn das Glas und/oder die Glaskeramik zusätzlich oder alternativ Halogenide umfasst, welche vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt sind, die F, Br, Cl, J sowie Ionen und deren Mischungen enthält.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Glas und/oder die Glaskeramik Lithiumsilicat-Kristallphasen und/oder Hochquarzmischkristallanteile oder -strukturen.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Glas und/oder die Glaskeramik vorteilhaft Lithiumdisilikat und/oder Lithiummetasilikat und/oder Keatit.
Für die bei der Strukturierung bewirkte Änderung des Brechungsindex ist es hilfreich, wenn das Glas und/oder die Glaskeramik Ag-Halogenid-Kristallite und/oder -Cluster umfasst, denn auch hierdurch können Wechselwirkungsbereiche für das eingestrahlte Licht bereitgestellt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Glas und/oder die Glaskeramik Silber- oder Goldcluster. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Glas und/oder die Glaskeramik nach der Strukturierung zwei- und/oder dreidimensionale Strukturen, welche vorzugsweise durch zumindest teilweise Zerstörung der Kristallite mittels fs-Bestrahlung hergestellt sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Glas und/oder die Glaskeramik einen Dotierstoff, welcher eine, vorzugsweise durch dessen Absorption ausgewiesene, energetische Lage hat, die sich innerhalb einer Bandlücke des Glases befindet.
Wenn der Dotierstoff Absorptionszentren für die Absorption von Licht bereitstellt, welche ausbleichbar sind und durch welche der Brechungsindex des Glases beeinflussbar ist, kann hierdurch eine Brechungsindexänderung schon mit Licht einer im sichtbaren Bereich des Spektrums liegenden Wellenlänge bewirkt werden, wodurch die zur Strukturierung benötigte Intensität herabgesetzt werden kann.
Für die Bearbeitung eines Glases und/oder einer Glaskeramik nach Anspruch kann die Strukturierung mit Licht eine Photostrukturierung mit fs-Lichtpulsen, insbesondere fs-Laserlichtpulsen umfassen, durch welche eine besonders hohe Homogenität der sich ergebenden Struktur erreicht werden kann.
Zur Erzeugung zwei- und/oder dreidimensionaler Strukturen mittels Photostrukturierung kann eine nachfolgende thermische und/oder chemische Behandlung, insbesondere Ätzen sehr hilfreich sein, da strukturierte Bereiche oft ein anderes chemisches Reaktionsvermögen bzw. eine geänderte Ätzrate aufweisen.
Vorteilhaft ist auch eine Erzeugung von Silber- oder Goldclustern unter Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welchem in diesem Fall das Glas und/oder die Glaskeramik Silber- oder Goldanteile umfasst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Figuren detaillierter beschrieben.
Es zeigen:
1: ein erstes Ausführungsbeispiel 1, bei welchem im Gegensatz zu den Wellenleitern in SiO₂ und anderen bekannten Gläsern, die bereits mit fs-Laserlichtpulsen beschrieben wurden, die Wellenleiter in einem LAS-Glas eine ideale runde Form aufweisen,
2: ein zweites Ausführungsbeispiel 2, bei welchem im Gegensatz zu den Wellenleitern in SiO₂ und anderen bekannten Gläsern, die bereits mit fs-Laserlichtpulsen beschrieben wurden, die Wellenleiter in einigen der LAS-Gläser eine ideale runde Form aufweisen, wobei bei Glas 2 der Streulichtanteil besonders gering ist,
3: ein Beispiel für die negative Brechungsindexänderung, welche Gläser mit negativem Δn zeigen, bei welcher unter dem Mikroskop dunkle "Antiwellenleiter" mit zwei hellen Flanken links und rechts neben der eigentlichen Struktur zu erkennen sind, welche durch verspannungsinduzierte, Brechungsindexänderungen entstehen können,
4: typische positive Brechungsindexänderungen in Kieselglas,
5: das dritte Ausführungsbeispiel, Glas 7 aus Tabelle 1,
6: ein Modellbild zur Darstellung der Brechungsindexverteilung in Gläsern mit negativem Δn und zum Vergleich mit experimentell erhaltenen, in den 1 bis 5 sowie in den nachfolgenden Tabellen dargestellten Ergebnissen,
7: eine graphische Darstellung der Berechnung des Brechungsindexprofils mittels der Densification Theory bei einem Auschnitt der positiven Brechungsindexänderung von 0 bis +10^–3, insbesondere zum Vergleich mit experimentell erhaltenen, in den 1 bis 5 sowie in den nachfolgenden Tabellen dargestellten Ergebnissen
8: eine graphische Darstellung der Berechnung des Bechungsindexprofils mittels der Densification Theory bei einem Ausschnitt der negativen Brechungsänderungen auf einer Skala -10^– ³ bis 0, insbesondere zum Vergleich mit experimentell erhaltenen, in den 1 bis 5 sowie in den nachfolgenden Tabellen dargestellten Ergebnissen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung umfasst die Verwendung von LAS-Gläsern und Glaskeramiken zur Herstellung von mikrostrukturierten Bauteilen, bei welchem eine Strukturierung mit Hilfe von Licht, vorzugsweise mit Hilfe von Laserlicht vorgenommen wird.
Weiterhin umfasst die Erfindung das Strukturieren von LRS-Glas, welches geeignete Sensibilisatoren, wie z.B. Ce, Eu, Er, deren Ionen und deren Mischungen enthält.
Selten Erd-dotierte Gläser, die Eu2+ und/oder Ce3+ enthalten können entweder über Einstrahlung von UV-Licht strukturiert werden, hier gilt Photoreduktion als möglicher Mechanismus (dieser Mechanismus wird im nächsten Absatz noch mal gesondert aufgeführt), oder über fs-Strahlung z.B. in Er3+, Tm3+,... -dotierten Gläsern: hier besteht die Möglichkeit aktive Wellenleiter herzustellen Verwendung als Verstärker oder Laser
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf LAS-Glas, das photoreduzierbare Ionen, wie Ag, Au, Cu, oder photooxidierbare Ionen, wie Eu²⁺ oder Ce³⁺ etc. enthält.
Weiterhin umfasst die Erfindung auch LAS-Glas, das polyvalente Schwermetall- und Metallkationen, wie z.B. Pb, Sb, Sn, Bi, Fe etc. enthält. Kationen, wie Pb und Sn wirken dabei als photosensitive Aktivatoren oder Sensibilisatoren.
Mit Hilfe von UV-Strahlung lassen sich hier Gitter oder Strukturen mit hohen Brechungsindexänderungen erzeugen, die auf die Ausbildung von Oberflächenreliefs zurückgeführt werden. Hochbrechende strukturierte Gläser sind für Anwendungen im Bereich digitaler optischer Elemente, DOEs einsetzbar.
Die Erfindung umfasst außerdem auf das Beschreiben der oben genannten Gläser mit intensivem Licht.
Weiter umfasst die Erfindung das Beschreiben dieser Gläser mit UV-Strahlung.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf das Beschreibung dieser Gläser mit ultrakurzen (fs-) Pulsen.
Eine geübte Fachkraft ist in der Lage, die Schreibparameter, wie Laserwellenlänge, Pulsdauer und Pulsleistung so anzupassen, dass die Brechungsindexänderung geeignet eingestellt werden kann. Hierbei gilt es, vorhandene Absorptionsbanden im Glas geschickt auszunutzen und somit den zur Brechungsindexänderung nötigen Energieübertrag genau einzustellen. Als einfacher Ansatz kann gelten, dass hierbei die Laserwellenlänge geteilt durch eine ganze Zahl m mit m ≥ 1 in einem Wellenlängenbereich liegen soll, welcher eine ausreichende, von Null deutlich verschiedene Absorption aufweist. Besonders gut geeignet sind hierbei lokale Absorptionsmaxima oder Absorptionsbänder.
Durch geschicktes Ausnützen von Zwei- oder Dreiphotonenresonanzen , wie diese in der US-amerikanischen Anmeldung mit dem Titel "Resonantly Enhanced Photosensitivity" bzw. resonant erhöhte Photoempfindlichkeit der Anmelderin Schott Corporation, Yonkers, N.Y. mit dem gleichen Anmeldetag wie die vorliegende Anmeldung beschrieben wird und welche durch Zitierung vollumfänglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird, lassen sich hierbei höhere Eindringtiefen bzw. Strukturtiefen erreichen, die z.B. besonders bei DOEs einen wichtigen Parameter hinsichtlich der Effizienz des Bauteils darstellt.
Des weiteren kann eine geübte Person außerdem durch geeignete Dotierung des Glases die Art und Höhe der Brechungsindexänderung geeignet einstellen. In einem ersten Ansatz kann die Dotierung aus der Höhe der erwünschten Absorptionswerte berechnet werden, wobei durch einfache Versuche diese Höhe geeignet ermittelbar ist und durch die Erhöhung der Dotierung die Absorption entsprechend mit erhöht werden kann.
Eine geeignete thermische Nachbehandlung kann zu Phasenänderungen oder Ausfällung von Mikrokristalliten im Glas führen, die zum formgenauen Ätzen von Mikrobauteilen genutzt werden können.
Eine geeignete thermische Nachbehandlung kann zum Ausfallen von Mikrokristalliten im Glas führen, die charakteristisch gefärbte Strukturen im Glas ergeben.
Eine geeignete thermische Nachbehandlung kann zum Ausfallen von Nanokristalliten, wie Li-Di- oder Metasilikat im Glas führen, die weiterhin eine ausreichende Transparenz des Materials gewährleisten.
Ein Wärmebehandlungsprozess umfasst hierzu einen Temperprozess, welcher erst auf niedrigerer Temperatur durchgeführt wird, dies bedeutet, dass der Körper mit einem Anstieg von ca. 5°C pro min von etwa Raumtemperatur ausgehend erwärmt wird und während ca. 60 min auf etwa 500° C gehalten wird, um Kristalle zu erzeugen bzw. Kristallkeime zu entwickeln.
Danach werden höhere Temperaturen von 605° C verwendet, nachdem ein Temperaturanstig mit ca. 3°C pro min vorgenommen wurde.
Zum Herausätzen der Strukturen wird ein Abkühlen auf Raumtemperatur mit etwa 5°C pro min vorgenommen.
Erfindungsgemäss kann auch nur ein erster Temperschritt vorgenommen werden, nach welchen bereits schon Nanokristalle vorhanden sind, die das Glas weiter transparent belassen. Bei dem beschriebenen zweitem Schritt, der auch als Wachstumsschritt bezeichnet wird, werden die Nanokristalle im Wesentlichen zu Clustern vergrössert.
Nanokristalle haben dabei nach nur dem ersten Temperschritt Durchmesser von ca. 30 bis 40 nm und streuen das Licht nicht. Nach dem zweitem Wachstumsschritt werden die Kristalle grösser, führen zu Streuung und können das sogar Glas je nach Dauer der Wärmebehandlung opak machen.
Je nach Anwendung kann der erste Schritt weglassen werden, um dann weniger Keime aber grössere Kristalle zu erhalten.
Man kann auch den zweiten Schritt weglassen, um dann weniger aber homogener verteilte Kristalle zu erhalten.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung sind alle Prozentangaben, soweit nicht jeweils anders angegeben jeweils Gewichtsprozentangaben.
Ferner wird als Multikomponentenglas im Sinne der Erfindung jedes Glas verstanden, welches nicht nur aus SiO₂, (fused Silica), besteht sondern mehr als eine Glaskomponente aufweist.
Als positive Brechungsindexänderung Δn wir im Sinne der Erfindung eine Erhöhung oder Vergrösserung des Wertes des Brechungsindex, insbesondere des Betrages oder des messbaren Wertes des Brechungsindex bezeichnet.
Bei einer besonders bevorzugten Form der Erfindung werden LAS-Gläser (Lithium-Aluminosilikatglas) zum Einschreiben von Strukturen, wie z.B. Wellenleiter und Gitter, mittels (Laser-) Licht verwendet. Das Glas kann zum Herstellen optischer und anderer Bauteile, die auf der Basis von 2D- und 3D-Mikrostrukturierung beruhen, verwendet werden.
Hierbei ist eine Strukturierung durch Brechungsindexänderung direkt nach dem Bestrahlen durch Änderung der Dichte d bzw. des Volumens pro Gewichtseinheitund des Absorptionskoeffizienten α(λ), sowie durch der Belichtung, nachfolgende thermische und/oder chemische Behandlung, wie beispielsweise Ätzen möglich.
Derart strukturierte Körper können verwendet werden als Teil eines Wellenleiter, Waveguide Lasers und/oder optischen Verstärker, als Teil von Sensoren (u.a. Anwendungen von Bragg-Gittern: Multiplexer, De-Multiplexer oder auch als Filter oder optische Datenspeicher, sowie DOEs. Auch die verdeckte oder gewollt sichtbare Kennzeichnung durch derartige Strukturierungen ist möglich Das verwendete Glas besteht im wesentlichen aus SiO₂, Al₂O₃ und Li₂O. Vorzugsweise enthält das Glas 15 bis 90% SiO₂ auf Gewichtsbasis als Netzwerkbildner.
Aluminiumoxid ist zwischen 1 bis 35% Al₂O₃ enthalten. Hierüber kann u.a. die chemische Beständigkeit des Glases eingestellt werden. Bei höheren Al₂O₃-Anteilen neigt, das Glas zur Kristallisation, welches erfindungsgemäss nicht ausgeschlossen wird sondern lediglich weniger bevorzugt ist. Der Gehalt an Li₂O liegt zwischen 1 bis 20%.
Sofern das Material in kristallisierter Form verwendet wird oder nach der Laserbeschreibung kristallisiert oder teilkristalisiert wird, ist Li eine wesentliche Komponente der kristallinen Hauptphasen wie z.B. Hochquarzmischkristall, Keatit, Virgilit, Pethalit, Eukryptit, Spodumen oder deren Mischungen. Weiterhin können aber auch Nebenphasen wie z.B. Quarz, Cristoballit oder Berlinit auftreten.
Selbst wenn nicht alle Phasen im optischen transparent oder vollständig transparent sind, existieren Anwendungen im nichtoptischen Bereich, beispielsweise MEMS bzw. mikromechanische Anwendungen, welche nicht unbedingt transparentes Material benötigen.
Besonders bevorzugt enthält ein erfindungsgemässes Glas 20 bis 85% SiO₂, 3 bis 27% oder 5 bis 35% Al₂O₃ und 2 bis 20% oder 1 bis 18% Li2O. Ganz besonders bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Glas 25 bis 85% oder 25 bis 75% SiO₂, 5 bis 25% oder 5 bis 30% Al₂O₃ und 5 bis 20% oder 2 bis 15% Li2O.
Weiter kann das Glas P₂O₅ 0 bis 50%, 0 bis 40% B₂O₃, Alkali außer Li, R₂O 0 bis 20%, R = Na, K und Erdalkali mit R = Mg, Ba, Sr enthalten.
Weitere Komponenten die enthalten sein können sind Sensibilisatoren, wie Ce₂O₃, Er₂O₃, Eu₂O₃, etc., photooxidierbare und photoreduzierbare Elemente, wie Ag⁺, Cu^+/2+, Au⁺, Eu²⁺, Ce³⁺, und andere geeignete Elemente.
Das Glas kann außerdem thermische Stabilisatoren und Läutermittel, wie Sb₂O₃, As₂O₃, etc. enthalten.
Weiterhin kann das Glas noch Halogenide, wie Fluor, Chlor- und/oder Brom enthalten.
Durch geeignete thermische Behandlung lassen sich in den Gläsern unterschiedliche kristalline Phasen, wie z.B. Li-Di- und Metasilikat, Keatit, Virgilit, Hochquarzmischkristall, Keatitmischkristall, Pethalit, Kristobalit etc. herstellen.
Da z.B. Virgilit oder Hochquarzmischkristall eine negative thermische Ausdehnungskonstante besitzt, lässt durch geeignete Wahl der Glaszusammensetzung und durch geschicktes. Einstellen der kristallinen Phase die thermische Dehnung in einem sehr weiten Bereich von Dehnungen kleiner 0 bis Dehnungen größer 10 ppm einstellen. Insbesondere können sogenannten "Nullausdehnungsmaterialen" oder "athermale" Materialien realisiert werden.
Dotierung
Durch geeignete Auswahl der Dotierung und Bestrahlungsquelle lässt sich das erfindungsgemäße Glas auf vielfältige Art und Weise strukturieren. Eine geübte Person könnte somit je nach Dotierung und Bestrahlungsart Brechungsindexerhöhungen oder Absenkungen zur Erzeugung von Wellenleitern oder Gittern oder anderen Mikrostrukturen hervorrufen. Des weiteren kann durch nachfolgende thermische Behandlung der bestrahlte Bereich gezielt eingefärbt oder keramisiert werden, welches beispielsweise durch Dotierung mit Ag und Halogenatomen oder Halogeniden erfolgt. Durch die mit Licht bewirkte Erzeugung chemisch instabiler Kristallite (z.B. Lithiumdi- oder -Metasilikat) im Glas lassen sich dreidimensional Strukturen herstellen.
fs-Bestrahlung:
Aus der WO 01/09899 A1 ist das direkte Schreiben von wellenleitenden Strukturen in ein Glassubstrat bekannt. Hierzu wird ein Femtosekundenlaserpuls (z.B. Ti : Sapphire-Lasersystem, Wellenlänge 800 nm, 80 fs. Pulsdauer, 1 kHz Repetitionsrate, Laserleistung bis zu 500 mW einstellbar) in ein Silikat-Glas fokussiert, um dieses punktuell auf mehr als 1380 Kelvin zu erwärmen. Ferner beschreibt die DE 101 55 492 A1 der gleichen Anmelderin ausführlich das Schreiben von Brechungsindexänderungen und wird durch Zitierung vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sowie später daraus entstehender Schutzrechte gemacht.
Schreibprozeß:
Im Detail wird der Laserstrahl durch eine geeignete Strahlformungs- und Führungsoptiken, bestehend aus Spiegeln, Filtern und einem Mikroskopobjektiv geführt, bevor er schließlich in das Glas fokussiert wird. Der eingehende Strahl wird durch einen Strahlteiler mit vorzugsweise 60% Reflektion und 40% Transmission aufgespaltet.
Die Leistung wird hierbei ständig durch ein Leistungsmessgerät, Powermeter, überwacht. Um Zerstörungen der Optik durch die hohe Laserleistung zu vermeiden, kann der Strahl durch geeignete Graufilter (z.B. NG10 oder eine Kombination aus NG5 + NG9) reduziert werden. Der Strahl wird dann mittels des Mikroskopobjektives in die Proben fokussiert. Durch Translation der Probe relativ zum Strahl lassen sich dann die gewünschten Strukturen in dem Glas realisieren.
JP 09311237 , EP 797 112 , EP 1 045 262 sowie US 6,154,593 und US 5,978,538 beschreiben z.B. die Ausbildung optischer Wellenleiter in Glassubstraten.
Die Untersuchungen der Erfinder zeigen jedoch, dass für verschiedene Gläser, insbesondere LAS-Gläser unterschiedliche Schreibparametersätze existieren, dies bedeutet verschiedene Kombinationen aus Schreibgeschwindigkeit, Pulslänge, Wellenlänge und Leistung existieren, die zu optimalen Ergebnissen führen.
Diese Werte sind für den Fachmann einfach zu finden; indem er bei einer zur Verfügung stehenden Wellenlänge und Pulslänge zunächst die Leistung so weit erhöht, bis erste Brechungsindexänderungen auftreten. Danach kann er die Pulslänge und die Leistung so variieren, dass die Brechungsindexänderungen in der gewünschten Höhe erreicht werden.
Zum Schreiben von Wellenleitern kann der Fachmann die Schreibgeschwindigkeit bei fester Laserpulsleistung so anpassen, dass die punktförmigen Strukturen zu möglichst idealen Wellenleitern verschmelzen. Soll die Schreibgeschwindigkeit erhöht werden, muss die Laserpulsleistung entsprechend mit erhöht werden. Soll die Schreibgeschwindigkeit erniedrigt werden, muss die Laserpulsleistung entsprechend mit erniedrigt werden. Derartige Änderungen liegen jedoch im Können des Durchschnittsfachmanns auf diesem Gebiet.
Typische Bereiche für die Schreibgeschwindigkeit sind hierbei z. B. 125 bis 250 μm/s. Höhere Schreibgeschwindigkeiten würden sich noch durch Erhöhen der Repetitionsrate des Lasers von kHz auf MHz erzielen lassen.
Durch das Schreiben der Wellenleiter lässt sich gewöhnlich beobachten, dass es zu Verspannungen an den Seiten des Wellenleiters kommt.
Diese Verspannungen führen zu Brechungsindexerniedrigungen, wenn es sich bei der Struktur um einen Wellenleiter handelt bzw. zu Brechungsindexerhöhungen, wenn es sich um einen Antiwellenleiter handelt, welcher ein negatives Δn aufweist.
Derartige Strukturen lassen sich bereits unter einem Lichtmikroskop erkennen, im Falle von Wellenleitern also helle Striche oder in idealer Weise Punkte, die von dunklen Bereichen flankiert sind und im Falle von Antiwellenleitern als dunkle Punkte oder Striche, die von zwei hellen Bereichen flankiert werden, welches in den 1 und 3 dargestellt ist.
Die derzeitige Erklärung der Erfinder für die erfindungsgemäßen vorteilhaften Wirkungen umfassen einen physikalischen und thermischen Ansatz zur Beschreibung des Glasübergangs, der jedoch nicht zwingend physikalisch richtig sein muss sondern lediglich als Erklärungsmodell dienen soll, um die gefundenen experimentellen überraschenden Ergebnisse besser zu verstehen.
Es wurde eine FEM-Analyse unter Verwendung des FEM-Programms ABAQUS verwendet, um die ersten Antworten auf diese Frage zu geben.
Bei dem derzeitigen Model der Erfinder wird davon ausgegangen, daß der Glasübergang bei hohen Erhitzungs- und Abkühlgeschwindigkeiten durch ein Tool-Narayanaswmay-Model beschrieben werden kann. Modeldaten werden zu hohen Temperaturen und hohen Erwärmungsgeschwindigkeiten extrapoliert.
Der Erwärmungsschritt wird einer thermischen Quellenitensitätsverteilung beschrieben, welche von der Position abhängt. Die Form dieses erhitzten Volumens ähnelt einem Ellipsoid. Aufgrund der Symmetrie wurde eine Achsen bzw. Zylindersymmetrische Geometrie verwendet, um die geometrischen Verhältnisse im Glas modelhaft darzustellen.
Nach dem ersten Schritt, welcher 100 Femtosekunden umfaßte, der Berechnung des Temperaturmaximums ergab sich im Zentrum des Ellipsoiden eine fiktive, gerechnete Temperatur von ca. 2500 Kelvin.
Durch die sehr hohen Erwätzungsgeschwindigkeiten muß diese fiktive Temperatur nicht mit der tatsächlichen, realen Temperatur übereinstimmen aber am Ende des Schrittes ist die fiktive Temperatur im Bereich des Zentrums des Ellipsoiden im wesentliche gleich der realen Temperatur.
Beim zweiten Schritt wird der erhitzte Ellipsoid durch die Umgebung mittels Wärmeleitung abgekühlt.
Nach zehn Mykrosekunden werden fiktive Temperatur- und viskoelastische Spannungen erzeugt. Hierdurch ergeben sich die nachfolgenden Wirkungen beziehungsweise Einflüsse auf den Brechungsindex.
Es existieren zwei Wirkungen auf den lokalen Brechungsindex:

1. Verdichtung aufgrund der verschiedenen lokalen Temperatur beziehungsweise deren zeitlichem Verlauf, welches zu einer lokal unterschiedlichen fiktiven Temperatur führt. Dieser Effekt ist ein isotroper Effekt.
2. Photoelastizität welche sich nach dem Abkühlen aus den verbleibenden Spannungen ergibt. Dieser Effekt hängt von der Richtung ab und ist somit ein isotroper Effekt.

Die Verdichtung als Ergebnis der FEM-Analyse unter Verwendung des FEM-Programms ABAQUS wird in den Figuren dargestellt.
Es existieren dabei zwei Glastypen.
Der erste wird durch einen positiven strukturellen Ausdehnungskoeffizienten α_STR beschrieben, bei welchem die thermische Ausdehnung des „flüssigen" Glases höher als die thermische Ausdehnung des „festen" Glases ist. In diesem Falle ist die Verdichtung im Zentrum des heißen Punktes, Hot Spots, angeordnet. Außerhalb der heißen Zone existieren Volumen mit weniger unter Spannung beziehungsweise Druck stehendem Material. Die Verdichtung ergibt sich vom Zentrum zur Außenseite hin in einer schalenförmigen Anordnung. Es existieren Schalen mit einer hohen Verdichtung und nach aussen hin Schalen mit einer geringen Verdichtung. Es ergebend sich Brechungsidexverteilungen, wie diese beispielhaft in 7 dargestellt sind und durch die Wellenleiter der 1 und 2 gut wiedergegeben werden, welche stirnseitig betrachtet dargestellt sind und die sich bei der Leitung von Licht ergebende Intensitätsverteilung zeigen.
Gläser mit einem negativen strukturellen Ausdehnungskoeffizienten zeigen den gegenteiligen Effekt. Die heiße Zone, beziehungsweise der Hot Spot, wird weniger unter Druck gesetzt und außerhalb des heißen Zentrums existieren Schalen, welche komprimierter beziehungsweise stärker verdichtet sind.
Außerhalb der heißen Zone ergeben sich dann schmetterlingsartige Figuren von unter Druck stehendem Glas, wie dies in 8 beispielhaft dargestellt ist und experimentell durch den Antiwellenleiter der 3 gut wiedergegeben wird, welcher stirnseitig betrachtet dargestellt ist und die sich bei der Leitung von Licht ergebende Intensitätsverteilung zeigt.
Die Erfinder nehmen an, daß Plasmaeffekte bei Leistungsdichten von weniger als 10¹³ bis 10¹⁴ Watt pro cm² nicht oder im wesentlichen nicht beeinflussend auftreten. Üblicherweise wird bei fs-Experimenten die Standardwellenlänge von 800 nm verwendet. Bei silikatischen Gläsern geht man somit von einem Multi-Photonenabsorptionsprozeß mit mindestens vier beteiligten Photonen aus, der zur Ausbildung der wellenleitenden Strukturen führt.
Da es sich bei dem Prozess um einen Multiphotonenprozess handelt, findet die Brechungsindexänderung nur im Bereich des Fokus statt, da bei den heute verfügbaren Lasern in der Regel nur hier die nötige Photonendichte zur Verfügung steht.
Durch geschicktes Manipulieren der Proben lassen sich somit 3D-Strukturen mit Durchmesser im Bereich von etwa 10 um innerhalb des Volumen- oder Bulkglases erzeugen.
Das Einbringen der nötigen Energie in das Glas und damit die Art der Brechungsindexänderung wird durch geeignete Auswahl der Schreibparameter eingestellt. Hierbei erweist es sich besonders günstig, die Wellenlänge des ultrakurzen Pulses in den Bereich der Multi-Photonenabsorption des Glases zu setzen. Das Ausnützen direkter Resonanzen kann bei ultrakurzen Pulsen jedoch zu zu starker Erhitzung und damit zu Rissen führen. Außerdem finden diese Resonanzen dann evtl. auch schon außerhalb des Fokus statt, welches zu einem Verschmieren der Wellenleiter führen kann.
Diese Multiphotonenabsorption kann durch geeignete Dotierung positiv beeinflusst werden, wie dies in der vorstehend zitierten Patentanmeldung der Schott Corporation beschrieben wird, näher beschrieben ist, welche durch Bezugnahme vollumfänglich auch zu Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Des weiteren hat sich das Einstellen möglichst kurzer Pulsdauern als sehr geeignet herausgestellt. Schon bei dem Vergleich der fs-Laserablation mit der Ablation durch Laser im ps-Bereich wurde gezeigt, dass die entstandenen Strukturen bei der Verwendung von fs-Pulsen um ein Vielfaches homogener, glatter und besser definiert sind. Ähnliche Ergebnisse können bei der Verwendung kürzerer fs-Pulse im Bulk beobachtet werden.
Da pro Puls mehr Energie in das Glas übertragen wird, lassen sich die Strukturen bei insgesamt niedrigerer Gesamtleistung schreiben, was schon allein im wirtschaftlichen Interesse des Anwenders liegt.
Wie bereits vorstehend erwähnt, lassen sich durch geeignete Dotierung Absorptionsbanden im Glas einstellen, die einen noch besseren Energie-Übertrag durch resonante Multi-Photonenabsorption gewährleisten. Durch geschicktes Einstellen von Dotierung und Schreibparametern lassen sich somit gezielte Brechungsindexänderungen Δn bis zu einigen 10^–2 erzielen.
Des weiteren lässt sich durch die Dotierung auch die Form der erzeugten Strukturen beeinflussen. Für eine positive Brechungsindexänderung wird auf die Gläser 1, bis 8 sowie die Gläser 9 und 10 mit Keatit bzw. Hochquarzkristall- bzw. Hochquarzmischkristallanteilen der nachfolgenden Tabelle 1 verwiesen.
Weiterhin kann durch Einstrahlen von fs-Pulsen in bereits keramisiertes LRS-Glas eine Umkehr des Keramisierungsschrittes erzielt werden. Somit lassen sich in dem gleichen Glas je nach Vorbehandlung positive oder negative Brechungsindexänderungen erzeugen.
Bestimmte LAS-Gläser lassen sich durch Keramisierung vor oder nach der Erzeugung der Mikrostrukturen in Glaskeramiken mit ultra-niedriger (Null-) Ausdehnung umwandeln, was für die Herstellung von z.B. De-/Multiplexern o.ä. Bauteilen von besonderem Vorteil ist. Zur Durchführung derartiger Keramisierungen wir auf umfangreiche Literatur zur Keramisierung von Grünglas verwiesen..
Überraschenderweise wurde erstmalig durch die Erfinder gefunden, dass in Multiomponentenglsäsern, wie beispielsweise LAS-Gläsern und Glaskeramiken mit Femtosekundenlasern ähnlich wie in Kieselgläsern positive Brechungsindexänderungen erzeugt werden konnten.
In anderen Multikomponentengläsern konnten bisher nur Brechungsindexprofile mit negativer Brechungsindexänderung erzeugt werden.
Somit kann erstmalig durch die Erfindung in Multikomponentengläsern ein direktes Strukturieren mit Licht ermöglicht werden, welches sofort zu wellenleitenden Strukturen führt.
Außerdem zeigten die fs-beschriebenen erfindungsgemässen Gläser eine homogene, runde Strukturierung im Gegensatz zu Kieselgläsern, die im Allgemeinen eine eher strichförmige Gestalt der Wellenleiter zeigten. Tabelle 1: Ausführungsbeispiele mit Ergebnissen für Δn: "+" entspricht positiver Brechungsindexänderung, "–" negativer Brechungsindexänderung, "+/–" positiver Brechungsindexänderung für Grünglas, und negativer Brechungsindexänderung für Keramik, "?" entspricht noch genauer zu ermittelnden Werten.
W-Strukturierung:
Außer mit ultrakurzen Pulsen lassen sich Brechungsindexänderungen auch dadurch erzeugen, dass in geeignet dotierte Gläser Licht einer bestimmten Wellenlänge eingestrahlt wird und dadurch Photooxidationen, – Reduktionen, Defektzentren o.ä. Reaktionen im Glas hervorgerufen werden. Hier wird vorzugsweise in den Bereich der Absorption oder Zwei-Photonen-Absorption des mit geeigneten sensitiven Elementen dotierten Glases eingestrahlt.
Die Redoxreaktionen lassen sich hierbei direkt durch Licht hervorufen, beispielsweise mit den Absorptionszentren Eu²⁺, Ce³⁺ oder durch die Verwendung geeigneter Redoxpaare, wie z.B. Ce3⁺/Ag⁺. Die durch Photoreaktionen hervorgerufene Absorptions- oder Dichteänderung ruft dann eine entsprechende Brechungsindexänderung hervor.
Verwendbar hierfür ist auch das Schott-Glas Foturan, jedoch ohne Ce sondern mit einer Silberreduktion über andere polyvalente Ionen wie z.B. Läutermittel As, Sb oder Verunreinigungen (Fe, Cr ...). Im Gegensatz zur Belichtung mit UV-Lampen haben Laser höhere Intensitäten so dass spezielle Aktivatoren wie Ce in geringeren Konzentrationen vorliegen bzw. komplett entfallen können.
Durch geeignete Einstellung der Strahlintensität und der Dotierung lassen sich der Betrag der Brechungsindexänderung sowie die Tiefe des geänderten Bereiches regulieren.
Über Bestimmung des Thresholds bzw. des Schwellenwertes lässt sich eine echte 3D-Strukturierung erreichen, bei der ähnlich wie bei der fs-Strukturierung Wellenleiter und ähnliche Strukturen im Glas erzeugt werden können. Der Threshold wird hierbei entweder durch Strahlbündelung, beispielsweise Fokussierung oder durch Überlapp der Foki mehrerer Strahlen überschritten.
Bei ersterer Methode ist vor allem das Ausnutzen von Zweiphotonenresonanzen von Vorteil, da eine Strukturierung des Glases hier nur im Zentrum des Fokus stattfindet.
Um genügend Photonen für diesen Prozeß zur Verfügung zu stellen, wird hier auf einen ps-Laser zurückgegriffen. Zweiphotonenabsorption findet im allg. über einen sogenannten virtuellen Zwischenzustand statt.
Da die Besetzung dieses "Zustandes" nur mit relativ geringer Wahrscheinlichkeit stattfindet und instantan ein weiteres Photon vorhanden sein muß, das schließlich den Übergang in den reellen Endzustand verursacht, ist eine hohe Energiedichte bzw. Photonendichte notwendig, die normalerweise bei cw-Lasern auch bei hohen Intensitäten nicht gegeben ist. Daher wird ein Kurzpulslaser für diese Art der Strukturierung verwendet.
Das Ausnutzen eines vorzugsweise lokalisierten reellen Zwischenzustandes für die TPA ( two photon resonance) erhöht die Übergangswahrscheinlichkeit. Außerdem ist die Lebensdauer dieses rellen Zustandes länger, so dass mehr Zeit zur Verfügung steht, durch ein weiteres Photon den gewünschten Endzustand zu erreichen. Hier könnte man also auf einen Kurzpulslaser verzichten.
Durch Homogenisieren der Strahlintensität oder geeignete andere Einstellungen des Intensitätsprofils lassen sich weiterhin noch vielfältige Brechungsindexprofile herstellen.
In dem bestrahlten Glas lassen sich durch geeignete Temperschritte Kristallite und Cluster erzeugen, die entweder zum selektiven Ätzen des bestrahlten Glases genutzt werden können (z.B. Lithiumdi- und -Metasilikat) oder zur lokalen Farbgebung (z.B. Ag-Halogenid-Cluster).
Bevorzugte Gläser für die UV-Strukturierung sind in der Tabelle 2 angegeben.
Die erzeugten Strukturen können sowohl für mikrooptische und photonische Bauteile sowie für mikromechanische Bauteile genutzt werden, als auch zur dauerhaften und individuellen Markierung bzw. Kennzeichnung des Produktes.
Anwendungen für die optischen Bauteilen sind z.B. Wellenleiter, diffraktive optische Elemente, Gitter für Sensoren oder zur Wellenlängenselektion, Wellenleiterlaser etc. Mikromechanische Anwendungsfelder wären im Bereich Microfluidics (Ventile, Stutzen, Düsen, Reaktionskammern), als auch für elektronische Substrate. Weitere Anwendung finden sich im Bereich optische Datenspeicherung. Tabelle 2: Bevorzugte Ausführungsbeispiele für UV-strukturierbare Gläser Zusammensetzung (Gew.-%)

Claims

Photostrukturierbarer Körper, insbesondere Glas oder Glaskeramik umfassend, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas ein Multikomponentenglas und/oder die Glaskeramik eine Multikomponentenglaskeramik ist, welche jeweils eine positive Brechungsindexänderung, Δn, als Folge des Einwirkens von Licht aufweisen.
Photostrukturierbarer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas ein LAS-Glas (Lithium-Aluminosilikat-Glas) ist.
Photostrukturierbarer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass _ das Glas eine LAS-Glaskeramik (Lithium-Aluminosilikat-Glaskeramik) ist.
Photostrukturierbarer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das LAS-Glas und/oder die LAS-Glaskeramik eine Zusammensetzung von 15 bis 90 Gew.-% SiO₂, 1 bis 35 Gew.-% Al₂O₃, 1 bis 20 Gew.-% Li₂O umfasst .
Photostrukturierbarer Körper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung 20 bis 85 Gew.-% SiO₂, 5 bis 35 Gew.-% Al₂O₃, 1 bis 18 Gew.-% Li₂O umfasst.
Photostrukturierbarer Körper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung 25 bis 75 Gew.-% SiO₂, 5 bis 30 Gew.-% Al₂O₃, 2 bis 15 Gew.-% Li2O.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik einen Sensibilisator und/oder Aktivator umfasst, welcher vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Ce, Er, Eu, sowie deren Ionen und deren Mischungen umfasst.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik ein photosensitives Element oder eine Mischung aus photosensitiven Elementen umfasst, welche vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt sind, welche Cu, Ag, Au, Ce³⁺, Eu²⁺, polyvalente Schwermetall- und Metallkationen, wie z.B. Pb, Sb, Sn, Bi, Fe sowie deren weitere Ionen und Mischungen enthält.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik einen geeigneten Sensibilisator und Aktivator, Ce, Er und/oder Eu, sowie deren Ionen und ein photosensitives Element, Cu, Ag und/oder Au sowie deren Ionen umfasst.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik Halogenide umfasst, welche vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt sind, die F, Br, Cl, J sowie deren Mischungen enthält.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik Lithiumsilicat-Kristallphasen umfasst.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik Hochquarzmischkristallanteile oder -strukturen umfasst.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik Lithiumdisilikat umfasst.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik Lithiummetasilikat umfasst.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik Keatit umfasst.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik Ag-Halogenid-Kristallite und/oder -Cluster umfasst.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik Silber- oder Goldcluster umfasst.
Photostrukturierbarer Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik zwei- und/oder dreidimensionale Strukturen umfasst, welche vorzugsweise durch zumindest teilweise Zerstörung der Kristallite mittels fs-Bestrahlung hergestellt sind.
Photostrukturierbarer Körper, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas und/oder die Glaskeramik einen Dotierstoff umfasst, welcher eine, vorzugsweise durch dessen Absorption ausgewiesene, energetische Lage hat, die sich innerhalb einer Bandlücke des Glases befindet.
Photostrukturierbarer Körper, nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Dotierstoff Absorptionszentren für die Absorption von Licht bereitstellt.
Photostrukturierbarer Körper, insbesondere nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Dotierstoff Absorptionszentren für die Absorption von Licht bereitstellt, welche ausbleichbar sind und durch welche der Brechungsindex des Glases beeinflussbar ist.
Photostrukturierbarer Körper, nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionszentren für die Absorption von Licht bei Einwirkung von Licht eine positive Brechungsindexänderung bewirken.
Verfahren zur Bearbeitung eines Glases und/oder einer Glaskeramik, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Multikomponentenglases für die Strukturierung mit Licht.
Verfahren zur Bearbeitung eines Glases und/oder einer Glaskeramik nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch die Verwendung von LAS-Glas (Lithium-Aluminosilikat-Glas) für die Strukturierung mit Licht.
Verfahren zur Bearbeitung eines Glases und/oder einer Glaskeramik nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch die Verwendung von LAS-Glaskeramik (Lithium-Aluminosilikat-Glaskeramik) für die Strukturierung mit Licht.
Verfahren zur Bearbeitung eines Glases und/oder einer Glaskeramik nach einem der Ansprüche von 23 bis 25, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Sensibilisators und/oder Aktivators, wie insbesondere Ce, Er, Eu, und deren Ionen, zur Photostrukturierung.
Verfahren zur Bearbeitung eines Glases und/oder einer Glaskeramik nach einem der Ansprüche von 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung mit Licht eine Photostrukturierung mit Laserlicht umfasst.
Verfahren zur Bearbeitung eines Glases und/oder einer Glaskeramik nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung mit Licht eine Photostrukturierung mit fs-Lichtpulsen, insbesondere fs-Laserlichtpulsen umfasst.
Verfahren zur Bearbeitung eines Glases und/oder einer Glaskeramik nach einem der Ansprüche von 23 bis 28, zur Erzeugung zwei- und/oder dreidimensionaler Strukturen mittels Photostrukturierung und/oder nachfolgender thermischer und/oder chemischer Behandlung, insbesondere Ätzen.
Erzeugung von Lithiumsilicat-Kristallphasen unter Verwendung eines Verfahrens gemäss einem der Ansprüche von 23 bis 28.
Erzeugung von Hochquartzmischkristall unter Verwendung eines Verfahrens gemäss einem der Ansprüche von 23 bis 28 und Durchführen einer nachfolgenden Temperung.
Erzeugung von Lithiumdisilikat unter Verwendung eines Verfahrens gemäss Anspruch 30.
Erzeugung von Lithiummetasilikat unter Verwendung eines Verfahrens gemäss Anspruch 31.
Erzeugung von Ag-Halogenid-Kristalliten und/oder -clustern unter Verwendung eines Verfahrens gemäss einem der Ansprüche von 23 bis 28, bei welchem das Glas und/oder die Glaskeramik Ag-Halogenide umfasst.
Erzeugung von Silber- oder Goldclustern unter Verwendung eines Verfahrens gemäss einem der Ansprüche von 23 bis 28, bei welchem das Glas und/oder die Glaskeramik Silber- oder Goldanteile umfasst.
Verwendung einer LAS-Glaskeramik zur Erzeugung zwei- und dreidimensionaler Strukturen durch zumindest teilweise Zerstörung von Kristalliten in der LAS-Glaskeramik mittels fs-Bestrahlung.
Verwendung eines Körpers nach einem der Ansprüche von 1 bis 22 zur UV-Strukturierung.
Verwendung eines Körpers nach einem der Ansprüche von 1 bis 22 zur UV-Laser-Strukturierung.
Verwendung eines Körpers nach einem der Ansprüche von 1 bis 22 zur fs-Laser-Strukturierung.
Mit Licht strukturierter Gegenstand, insbesondere Wellenleiter, Wellenleiterlaser, optischer Verstärker, Sensoren, optischer Mutliplexer, optischer De-Multiplexer, optisches Filter, optische Datenspeicher, umfassend einen Körper nach einem der Ansprüche von 1 bis 22.