DE60208089T2

DE60208089T2 - Fluorierte Photopolymerzusammensetzung und Wellenleitervorrichtung

Info

Publication number: DE60208089T2
Application number: DE60208089T
Authority: DE
Inventors: Chuck C. Xu; Indira S. Pottebaum; Deepti Pant; Chris E. Osuch; Louay A. Eldada
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2022-01-26
Also published as: US20020136526A1; EP1227114A3; EP1227114B1; DE60208089D1; US6929899B2; ATE313571T1; EP1227114A2

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der vorläufigen Anmeldung, laufende Nr. 60/264,198, eingereicht am 25. Januar 2001.
DER ERFINDUNG ZUGRUNDELIEGENDER ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Acrylsäureester- oder (Meth)Acrylsäureester-Zusammensetzung (in der vorliegenden Erfindung gemeinsam (Meth)Acrylsäureester genannt), die mit chemisch wirksamer Strahlung aushärtbar ist, und eine Wellenleitervorrichtung, die mit der Zusammensetzung hergestellt wird. Die (Meth)Acrylsäureester-Zusammensetzung weist eine ausgezeichnete Beschichtung, schnelle Aushärtung, einen starken Fotokontrast, einen geringen optischen Absorptionsverlust, einen hohen thermo-optischen Koeffizienten und eine hohe thermische Stabilität auf. Die Wellenleitervorrichtung wird in Lichtwellenleiter-Nachrichtennetzen verwendet, die optische Einmoden-Lichtwellenleiter einsetzen, um verschiedene faseroptische Vorrichtungen sowie Glasfaser-Lichtwellenleiter miteinander zu verbinden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein Wellenleiter ist eine planare Struktur, welche Material mit einem hohen Brechungsindex im Kern und Materialien mit einem niedrigen Brechungsindex in der Mantelschicht, welche den Kern umgibt, aufweist. Die Geometrie des Kerns und der Brechnungsindex-Unterschied zwischen dem Kern und der Mantelschicht bestimmen, ob der Wellenleiter ein Einmoden-Wellenleiter ist sowie sei ne Modengröße. Abhängig von seiner Endnutzung kann der Wellenleiter jede beliebige Form oder Gestalt aufweisen.
Es ist auf dem Fachgebiet bekannt, dass das Muster einer lichtempfindlichen Zusammensetzung durch UV-Licht, Elektronenstrahl, reaktive lonenätzung (RIE) und Laser ausgebildet werden kann, um Wellenleiterstrukturen herzustellen. Ein Verfahren, das genutzt wird, um Wellenleiter auszubilden, involviert die Anwendung von Standard-Fotolithografieverfahren. Ein ausgewähltes Muster in einer lichtempfindlichen Polymerschicht, die auf einem Substrat aufgebracht ist, wird mit einer Fotomaske unter Verwendung des fotolitografischen Verfahrens definiert. Ein weiteres Verfahren für die Herstellung von Wellenleitern involviert den Einsatz von RIE. Von den vielen bekannten lichtempfindlichen Polymeren sind (Meth)Acrylsäureester-Materialien eingehend als Wellenleiter-Materialien auf Grund ihrer optischen Klarheit und ihrer niedrigen optischen Doppelbrechung untersucht worden. Die Einzelheiten des Standes der Technik werden in den U.S. Patenten Nr. 4,609,252; 4,877,717; 5,054,872; 5,136,682; 5,396,350; 5,402,514; 5,462,700; 5,481,385; 6,023,545; 6,114,090 beschrieben, die durch Bezugnahme hierin eingefügt werden.
Die Wellenleiter, die für Anwendungen in der Telekommunikation verwendet werden, weisen eine Vielfalt von Formen und Gestaltungen auf, und sie können für die Herstellung von faseroptischen Bauteilen verwendet werden, wie zum Beispiel thermooptische Schalter, Verteiler, Antennenweichen, Koppler, Filter, Dämpfungsglieder, Wellenlängenquerverbinder, Kanalüberwacher und Zunahme-Abfall-Multiplexer. Diese faseroptischen Anwendungen machen es erforderlich, dass die Materialien und ihre Wellenleitervorrichtungen bestimmten Spezifikationen entsprechen, wie zum Beispiel niedriger optischer Einfügungsverlust, hoher thermo-optischer Koeffizient, niedrige optische Doppelbrechung und hohe Zuverlässigkeit. Es ist oft eine große Herausforderung und erfordert ein einzigartiges Herangehen an Material und Vorrichtung, um alle diese Anforderungen zu erfüllen.
Für die Erzielung eines niedrigen Einfügungsverlustes ist es erforderlich, gleichzeitig niedrige Absorptions- und Streuverluste der Wellenleiter im Telekommunkations-Wellenlängenbereich von 1300–1610 nm und eine niedrige Dämpfung zwischen den Wellenleitern und ihren Anschlussstück-Fasern zu realisieren. Für die Erzielung eines niedrigen Absorptionsverlustes ist es erforderlich, Materialien zu verwenden, die eine niedrige Absorption bei 1300–1610 nm aufweisen. Für die Erzielung eines niedrigen Streuverlustes ist es erforderlich, Materialien und Verfahren für die Herstellung der Vorrichtung zu verwenden, die Homogenität gestatten und Spannung minimieren. Wellenleiter sollten angepasste Lichtwellenleiter sowohl im Querschnitt als auch in der Modengröße haben, um niedrige Dämpfung zu erzielen. Um angepassten Querschnitt und Modengröße zu erzielen, werden kontrastreiche Materialien verwendet, um die Wellenleitergröße zu steuern sowie die Fähigkeit, Brechungsindizes der Materialien zu steuern.
Obwohl der Stand der Technik die Herstellung von Wellenleitern mit Fotopolymeren lehrt, hat die praktische Ausführung des Standes der Technik nicht zu Vorrichtungen geführt, die allen Anforderungen an den praktischen Einsatz bei Telekommunikationsnetzen entsprechen. Typische Vorrichtungen des Standes der Technik verwenden Kohlenwasserstoffmaterialien, die einen sehr hohen Absorptionsverlust im Wellenlängenbereich von 1300–1610 nm aufweisen. Vorrichtungen des Standes der Technik verwenden ebenfalls Materialien, welche einen hohen Grad der Schrumpfung beim Aushärten aufweisen, was zu einer hohen Restspannung und somit zu einem hohen Streuverlust führt. All diese Verluste führen zu Vorrichtungen, die einen hohen Einfügungsverlust aufweisen, der nicht annehmbar ist.
Entgegenhaltungen des Standes der Technik, wie zum Beispiel die US Patente Nr. 3,779,627; 4,138,194; 5,062,680; 6,005,137, die hierin durch Bezugnahme eingefügt werden, haben gelehrt, dass der Austausch von Kohlenwasserstoffverbindungen gegen Fluor-Kohlenstoffverbindungen oder Deuterium-Kohlenstoffverbindungen den Absorptionsverlust eines organischen Materials bei Wellenlängen von 1300 bis 1610 nm verringern werden. Der Austausch von Wasserstoff gegen Fluor in einem Material verringert ebenfalls den Brechungsindex des Materials. Fluorierte lichtempfindliche Materialien, einschließlich von (Meth)Acrylsäureestern sind zur Herstellung von Wellenleitern verwendet worden. Diese (Meth)Acrylsäureester haben jedoch ein niedriges Molekulargewicht und sind monofunktional. Es gibt verschiedene Nachteile bei diesen Materialien. Erstens reicht der relativ niedrige Grad des Fluorierens nicht aus, um den optischen Verlust auf das erforderliche Maß zu senken. Zweitens ist es schwierig, monofunktionale Monomere mit UV-Licht vollständig auszuhärten. Das Restmonomer verursacht Probleme hinsichtlich der Zuverlässigkeit und der Umwelt. Drittens führt das niedrige Molekulargewicht der Monomere zu einem sehr hohen Schrumpfungsgrad (bis zu 20%) beim Aushärten. Der hohe Schrumpfungsgrad bewirkt eine hohe Restspannung, was zu solchen Problemen führt wie hohe Lichtstreuung und geringe Zuverlässigkeit. Viertens beeinträchtigt der hohe Flüchtigkeitsgrad der Monomere mit niedrigem Molekulargewicht die Herstellung von Wellenleitern. Die Monomere mit hoher Flüchtigkeit verschmutzen nicht nur die Aushärtungskammer, sondern machen es auch extrem schwierig, gleichbleibende Materialeigenschaften zu erzielen, einschließlich des Brechungsindexes nach dem Aushärten. Schleierbildung auf der Fotomaske, die für das Ausbilden des Musters der Wellenleiter verwendet wird, stellt ebenfalls ein Problem dar. Fünftens sind die ausgehärteten Polymere spröde, und die aus ihnen hergestellten Vorrichtungen bilden Risse beim Backen oder Biegen aus. Selbst Mikrorisse werden eine hohe Lichtstreuung verursachen. Sechstens weisen die Monomere keine Viskosität auf, die ausreicht, um durch Schleuderbeschichtung durchgängig einheitliche dünne Schichten mit der Dicke aufzutragen, die erforderlich ist, um dem Querschnitt der Lichtwellenleiter zu entsprechen.
Die Möglichkeit, Wellenleiter herzustellen, welche erforderliche Abmaße, Kontrast und Modengröße aufweisen, hängt von einer Reihe interaktiver Variablen ab. Zu ihnen gehören die chemischen und physikalischen Merkmale der verwendeten Materialien, einschließlich von Viskosität, Flüchtigkeit, Schrumpfung, Funktionalität, Fotoreaktivität, Fotokontrast und Brechungsindex. Aus diesem Grunde besteht die Notwendigkeit, über eine Zusammensetzung zu verfügen, die sich all den oben genannten Aspekten zuwendet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine lichtempfindliche Zusammensetzung, die für praktische Wellenleitervorrichtungen geeignet ist, sorgt für niedrigen Absorptionsverlust im Spektralbereich von 1 300 bis 1 610 nm, hohen Fotokontrast, einen steuerbaren Brechungsindex, niedrige Flüchtigkeit, geringe Aushärtungsschrumpfung, Nichtvorhandensein von Sprödigkeit, ausreichende Viskosität, vollständige Aushärtung durch UV, ausgezeichnete chemische Stabilität und gute mechanische Flexibilität. Die lichtempfindliche Zusammensetzung weist auf:

a. zumindest ein (Meth)Acrylsäureester, hergestellt aus einem fluorierten Monomer oder Polymer mit zumindest zwei Hydroxyl-Gruppen, wobei das (Meth)Acrylsäureester ein durchschnittliches Molekulargewicht von zumindest 400 aufweist;
b. zumindest ein nicht-fluoriertes (Meth)Acrylsäure-ester, das im fluorierten (Meth)Acrylsäureester von (a) löslich ist und zumindest zwei (Meth)Acrylsäureester-Gruppen pro Molekül aufweist; und
c. zumindest einen Fotoinitiator, der im fluorierten (Meth)Acrylsäureester von (a) löslich ist.

Die Erfindung bezweckt die Bereitstellung einer lichtempfindlichen Zusammensetzung für den Einsatz bei Wellenleitern.
Die Erfindung bezweckt weiterhin die Bereitstellung einer lichtempfindlichen Zusammensetzung, die für niedrigen Absorptionsverlust, hohen Fotokontrast, steuerbaren Brechungsindex, niedrige Flüchtigkeit, geringe Aushärtungsschrumpfung, Nichtvorhandensein von Sprödigkeit, ausreichende Viskosität, vollständige Aushärtung durch UV, chemische Stabilität und gute mechanische Flexibilität sorgt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer optischen Beschichtung, indem die Zusammensetzung chemisch wirksamer Strahlung, wie zum Beispiel UV-Licht, ausgesetzt wird.
Die Erfindung bezweckt weiterhin das Aufbringen des Decklacks auf ein Substrat, der zu einer Polymerbeschichtung auf einer Vielfalt von Substraten ausgehärtet wird.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Wellenleitervorrichtung, die durch die Musterbildung der lichtempfindlichen Zusammensetzung ausgebildet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich werden im Lichte der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
1 a–e eine schematische Darstellung der Herstellung eines Wellenleiters.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Fotopolymer-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung schließt ein:

a. zumindest ein (Meth)Acrylsäureester, hergestellt aus einem fluorierten Monomer oder Polymer mit zumindest zwei Hydroxyl-Gruppen, wobei das (Meth)Acrylsäureester ein durchschnittliches Molekulargewicht von zumindest 400 aufweist;
b. zumindest ein nicht-fluoriertes (Meth)Acrylsäure-ester, das im fluorierten (Meth)Acrylsäureester von (a) löslich ist und zumindest zwei (Meth)Acrylsäureester-Gruppen pro Molekül aufweist; und
c. zumindest einen Fotoinitiator, der im fluorierten (Meth)Acrylsäureester von (a) löslich ist, und
d. optionale Zusatzstofffe, wie zum Beispiel Kontrastverstärker, UV-Stabilisatoren, Antioxidationsmittel, grenzflächenaktive Stoffe, Adhäsionspromotoren, Viskositätsverdickungsmittel, jedoch nicht auf diese beschränkt.

Die Zusammensetzung weist zirka 60–99% des fluorierten (Meth)Acrylsäureesters, 0,9–39,9% des nicht-fluorierten (Meth)Acrylsäureesters und 0,1–10% des Fotoinitiators auf. Vorzugsweise weist die Zusammensetzung 80–98 des fluorierten (Meth)Acrylsäureesters, 1,80–19,8% des nicht-fluorierten (Meth)Acrylsäureesters und 0,2–5,0% des Fotoinitiators auf. Vorzugsweise ist der Fotoinitiator ein Gemisch von zwei verschiedenen Fotoinitiatoren, wobei einer eine Oberflächenaushärtung bevorzugt und der andere eine Durchhärtung bevorzugt.
Die fluorierten (Meth)Acrylsäureester werden aus fluorierten Monomeren oder Polymeren hergestellt, die zumindest zwei Hydroxyl-Gruppen aufweisen. Die hydroxyhaltigen Materialien werden zu (Meth)Acrylsäureestern umgewandelt, indem die hydroxyhaltigen Materialien einer Reaktion mit (Meth)Acryloylchlorid beim Vorliegen eines geeigneten Amins ausgesetzt werden. Geeignete hydroxyhaltige fluorierte Monomere und Polymere haben die folgende Formel: Rf-(X-(OH)_m)_n wobei Rf ein fluorierter Anteil ist, wie zum Beispiel Alkyl, Alkyloxid, Aryl, Aryloxid, Alken, Alkenoxide, Arylen, Arylenoxid und ihre Polymere; wobei X ein zweiwerti ges, dreiwertiges oder vierwertiges Kohlenwasserstoffglied ist, wie zum Beispiel Alken, Alkenoxide, Arylen, Arylenoxid und deren Polymere, wobei X vorzugsweise 2–20 Kohlenstoffe enthält, m 1–4 ist, vorzugsweise 1–2, und n 1–12 ist, vorzugsweise 2–4.
Das fluorierte (Meth)Acrylsäureester sollte ein durchschnittliches Molekulargewicht von zumindest 400, vorzugsweise von 500 und noch bevorzugter von 1 000 aufweisen. Das hohe Molekulargewicht des (Meth)Acrylsäureesters sorgt für mehrere Vorteile. Erstens verringert das hohe Molekulargewicht die Schrumpfung beim Aushärten auf Grund des relativen geringen Volumenanteils der Acrylsäureester-Gruppe. Wie zuvor erörtert wurde, ist es auf dem Fachgebiet bekannt, dass Acrylsäureester mit niedrigem Molekulargewicht eine Schrumpfung von bis zu 20% haben können, wenn sie ausgehärtet werden. Die lichtempfindliche Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung weist eine Schrumpfung von 5% oder weniger und vorzugsweise von 2% oder weniger auf. Zweitens sorgt das hohe Molekulargewicht für eine niedrige Flüchtigkeit. Die niedrige Flüchtigkeit ist wichtig für die Aufrechterhaltung einer stabilen Beschichtungszusammensetzung. Drittens sorgt das hohe Molekulargewicht für eine hohe Viskosität. Es ist auf dem Fachgebiet bekannt, dass eine Beschichtungszusammensetzung eine Mindestviskosität aufweisen muss, um eine einheitliche Beschichtung von ausreichender Dicke auszubilden. Die lichtempfindliche Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hat eine Viskosität von 40 cP oder darüber, um durchgängig Wellenleiter mit einem Querschnitt herzustellen, der mit dem Querschnitt der Lichtwellenleiter übereinstimmt.
Vorzugsweise weist das fluorierte (Meth)Acrylsäureester ein Fluor-Wasserstoff-Verhältnis von 1:1 oder höher und bevorzugter von 2:1 oder höher auf. Ein hohes Fluor-Wasserstoff-Verhältnis führt zu einem niedrigen Absorptionsverlust beim nahen IR-Wellenlängenbereich von 1300–1610 nm.
Noch bevorzugter wird zumindest ein fluoriertes (Meth)Acrylsäureester in der lichtempfindlichen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung aus einem ethoxylierten Polymer mit der folgenden Formel hergestellt: Rf-(O(-CH₂-CH₂-O)_m-H)_n wobei Rf ein fluorierter Anteil ist, m = 1–12 ist und n = 2–6 ist, vorzugsweise m = 1–4 ist und n = 2–4 ist. Vorzugsweise weist Rf ein Fluor-Wasserstoff Verhältnis von zumindest 3:1 und noch besser von zumindest 5:1 auf. Das Ethoxy-Glied ermöglicht die Kompatibilität des fluorierten (Meth)Acrylsäureester mit anderen nicht-fluorierten Bestandteilen, wie zum Beispiel dem Fotoinitiator und dem nicht-fluorierten (Meth)Acrylsäureester in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Es wird bevorzugt, dass die Länge des Ethoxy-Gliedes 20 und vorzugsweise 12 oder weniger C-Atome aufweist, um optischen Verlust im Wellenlängenbereich von 1300–1610 nm zu minimieren.
Am bevorzugtesten werden Acrylsäureester aus Fluorpolyether-Diolen hergestellt. Diese Acrylsäureester sorgen für Beschichtungen mit einem niedrigen Einfrierpunkt (Tg) nach der Aushärtung. Es ist auf dem Fachgebiet bekannt, dass ein Polymer oberhalb seines Tg einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) und einen niedrigen konstanten Koeffizienten aufweist, welcher seinerseits für hohe thermooptische Koeffizienten (TO) und niedrige Spannung sorgt. Ein hoher TO-Koeffizient sorgt für eine TO-Vorrichtung mit einem niedrigen Energieverbrauch und hoher Abstimmbarkeit. Eine niedrige Spannung verringert den Streulichtverlust und verbessert die Zuverlässigkeit.
Beispiele von fluorierten hydroxyhaltigen Monomeren oder Polymeren schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf 1H, 1H, 9H, 9H-Perfluor-1,9-Nonandiol, 1H, 2H, 3H, 3H-Perfluornonan-1,2-Diol, 1H, 1H, 10H, 10H-Perfluor-1,10-Decandiol, 1H, 1H, 12H, 12H-Perfluor-1,12-dodecandiol, 1H, 1H, 16H 16H-Perfluor-1,16-Hexadecandiol, Fluorpolyalkendiol, ethoxylierte Fluorpolyalkendiolen, Fluorpolyetherdiolen mit den folgenden Strukturen: HOCH₂CF₂O(CF₂CF₂O)_nCF₂CH₂OH HOCH₂CF₂CF₂O(CF₂CF₂CF₂O)_nCF₂CF₂CH₂OH HOCH₂CF₂CF₂CF₂O(CF₂CF₂CF₂CF₂O)_nCF₂CF₂CF₂CH₂OH HOCH₂CF₂O(CF₂CF₂O)_m(CF₂CF₂CF₂CF₂O)_n(CF₂CF₂O)_mCF₂CH₂OH und HOCH₂CF₂O(CF₂CF₂O)_m(CF₂CF₂CF₂O)_nCF₂CF₂O(CF₂CF₂CF₂O)_n(CF₂CF₂O)_mC F₂CH₂OH wobei m und n Ganzzahlen sind und andere Perfluorpolyether- und ethoxylierte Perfluorpolyetherdiolen sind, wie zum Beispiel Fluorolink D, D10, E und E10, die im Handel erhältlich sind bei Ausimont USA aus Thorofare, NJ, sowie andere verschiedene fluorierte Diole, die den Fachleuten bekannt sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die fluorierten Alkohole unter Einsatz eines gehinderten Tertiäramins in (Meth)Acrylsäureester umgewandelt. Das Amin sollte zumindest ein tertiäres oder quarternäres Kohlenstoffatom aufweisen. Das gehinderte Amin sorgt für Vorteile im Vergleich zum herkömmlich verwendeten Triethylamin, das heißt es verringert die Gelbfärbung der Produkte und macht den Wasserwaschprozess überflüssig, der normalerweise erforderlich ist, um restliche Ammoniumsalze zu entfernen, die während der Acrylationsreaktion ausgebildet wurden. Nicht-ausschließliche Beispiele geeigneter gehinderter Amine schließen ein: N,N-Dimethylisopropylamin, N,N-Diisopropylethylamin, Triisobutylamin, Julolidin, Iminodibenzyl, 2-Methylpiridin, 2,6-Lutidin, 2,4,6-Kollidin und andere, die den Fachleuten bekannt sind.
Das nicht-fluorierte (Meth)Acrylsäureester wird eingesetzt für die Anpassung des Brechungsindexes der lichtempfindlichen Zusammensetzung und dafür, ein schnelles Aushärten, eine hohe Vernetzungsdichte und eine gute Adhäsion auf Substraten und Metallen zu erzielen. Dieses (Meth)Acrylsäureester sollte im fluorierten (Meth)Acrylsäureester der vorliegenden Erfindung löslich sein. Das nicht-fluorierte (Meth)Acrylsäureester hat zumindest zwei (Meth)Acrylsäureester-Gruppen pro Molekül. Vorzugsweise weist das (Meth)Acrylsäureester zumindest drei (Meth)Acrylsäureester-Gruppen pro Molekül auf, und noch bevorzugter weist das (Meth)Acrylsäureester eine geringe Flüchtigkeit und einen Brechungsindex n_D ²⁰ von zumindest 1,45 auf.
Beispiele geeigneter (Meth)Acrylsäureester schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf: Ethylenglykol di((Meth)Acrylsäureester, Diethylenglykol di(Meth)Acrylsäureester, Triethylenglykol di(Meth)Acrylsäureester, Tetraethylenglykol di(Meth)Acrylsäureester, Trimethylolpropan tri-(Meth)Acrylsäureester, Trimethylolpro-panethoxylat-tri(Meth)Acrylsäureester, Di-trimethylolpropantetra(Meth)Acrylsäureester, Pentaerythritol tri(Meth)Acrylsäureester, Pentaerythritoltetra-(Meth)Acryl-säureester, Dipentaerythritol tri(Meth)Acrylsäure-ester, Dipentaerythritoltetra-(Meth)Acrylsäureester, Dipentaerythritolpenta-(Meth)Acrylsäureester, Dipentaerythritolhexa-(Meth)Acrylsäureester, Tripentaerythritolocta(Meth)Acrylsäureester, Sorbitol tri-(Meth)Acrylsäureester, Sorbitol tetra(Meth)Acrylsäureester, Sorbitol penta-(Meth)Acrylsäureester, Sorbitol hexa(Meth)Acrylsäureester, Oligoester-(Meth)Acryl-säureester und Mischungen derselben.
Die Zusammensetzung weist zumindest einen Fotoinitiator auf, welcher freie Radikale erzeugt, wenn er einer chemisch wirksamen Strahlung ausgesetzt wird. Der gewählte Fotoinitiator ist im erfindungsgemäßen fluorierten (Meth)Acrylsäureester löslich, und er ist vorzugsweise unterhalb von zirka 50°C thermisch inaktiv. Beispiele geeigneter Fotoinitiatoren schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf: aromatische Ketone, Benzilketale, Benzoin und Benzoinether, und Phosphinoxide, wie zum Beispiel Benzophenon, Benzyldimethylke tal, Benzoinalkylether, 1-Hydroxy-cyclohexylphenylketon, Benzodimethylketal, α,α-Dimethyloxy-α-Hydroxy-acetophenon,1-[4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl]-2-Hydroxy-2-Methylpropan-1-eins; 2-Methyl-1-[4-Methylthio)phenyl]-2-Morpholinpropan-1-eins, 2-Benzyl-2-Dimethyl-amino-1-(4-Morpholinphenyl)-Butan-1-eins und 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenyl-phosphinxid. Die bevorzugte Fotoinitiator-Zusammensetzung ist ein Gemisch aus zumindest zwei Fotoinitiatoren mit unterschiedlichen Extinktionskoeffizienten und Absorptionsmaxima. Ein gemischter Fotoinitiator ermöglicht hohen Fotokontrast sowie hohe Aushärtungsgeschwindigkeit. Beispiele solcher Gemische schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf: Benzodimethylketal mit α,α-Dimethyloxy-α-Hydroxyacetophenon und 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenyl-phosphinxid mit α,α-Dimethyloxy-α-Hydroxyacetophenon.
Optionale Zusatzstoffe können der lichtempfindlichen Zusammensetzung hinzugefügt werden, um bestimmte Eigenschaften, wie zum Beispiel thermische Stabilität, chemische Stabilität, Beschichtungsqualität und Fotokontrast zu verstärken. Beispiele der Zusatzstoffe schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf: grenzflächenaktive Stoffe, Kontrastverstärker, Fotostabilisatoren, UV-Absorptionsmittel, Antioxidationsmittel und Farbstoffe. Die grenzflächenaktiven Stoffe können fluorierte grenzflächenaktive Stoffe einschließen, wie zum Beispiel Fluorad von 3 M (aus St. Paul, MN) und Polyether, wie zum Beispiel BYK-3500 von BYK Chemie USA aus Wallingford, CT. Geeignete Kontrastverstärker schließen freie Radikalefänger ein, besonders lichtbleichbare freie Radikalefänger, wie zum Beispiel die Nitrone, die im US Patent 6,162,579 offenbart werden. Fotostabilisatoren schließen gehinderte Amine, wie zum Beispiel Cyasorb UV3346 von Cytec Industries aus West Paterson, NJ und TINUVIN 123S von Ciba Specialty Chemicals aus Tarrytown, NY, ein. UV-Absorptionsmittel schließen Benzotriazole, wie zum Beispiel TINUVIN 234 von Ciba Specialty Chemicals und Benzophenonderivate, wie zum Beispiel UVINUL von BASF aus Mount Olive, NJ, ein. Die Antioxidationsmittel schließen zum Beispiel gehinderte Phenole ein, wie zum Beispiel Irganox 1010 von Ciba Specialty Chemicals. Die Farbstoffe schließen Methylengrün, Methylenblau ein.
Eine optische Beschichtung kann ausgebildet werden, indem die lichtempfindliche Zusammensetzung auf ein Substrat aufgebracht wird und danach einer chemisch wirksamen Strahlung ausgesetzt wird. Die Zusammensetzung kann auf einer Vielzahl von Substraten beschichtet werden, die einschließen, jedoch nicht beschränkt sind auf Silizium, Glas, Quarz, Kunststoff und Metalle. Die Fotopolymerbeschichtung zeigt eine hohe optische Klarheit, eine gute thermische Stabilität und gute Adhäsion an den Substraten.
Eine Wellenleitervorrichtung wird hergestellt durch Musterbildung der lichtempfindliche Zusammensetzung auf einem Substrat. Vorzugsweise wird die Musterbildung der lichtempfindlichen Zusammensetzung mit einer chemisch wirksamen Strahlung vorgenommen. Das Verfahren der Wellenleiter-Herstellung mit UV-Licht wird in 1 veranschaulicht und schließt die folgenden Schritte ein:

a) eine dünne Schicht einer ersten Zusammensetzung wird auf einem Substrat 100 ausgebildet, um eine untere Mantelschicht 110 mit einem ersten Brechungsindex, n₁, auszubilden;
b) eine dünne Schicht 120 einer zweiten Zusammensetzung, welche die lichtempfindliche Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet, wird oben auf der Schicht 110 aufgebracht;
c) die Schicht 120 wird musterweise einer chemisch wirksamen Strahlung unter Einsatz einer Fotomaske 130 ausgesetzt, um ein latentes Bild auszubilden;
d) der nicht-exponierte Bereich wird mit einem organischen Lösungsmittel entfernt, um eine Wellenleiterrippe 125 mit einem zweiten Brechungsindex, n₂, auszubilden, der größer als n₁ ist; und
e) eine dünne Schicht einer dritten Zusammensetzung wird oben auf der Schicht 110 und 125 aufgebracht, um eine obere Mantelschicht 140 mit einem dritten Brechungsindex, n₃, auszubilden, der kleiner als n₂ ist.

Das Substrat kann jedes beliebige Material sein, einschließlich von Silizium, Siliziumoxid, Galliumarsenid, Siliziumnitrid, Metall, Metalloxid, Glas, Quarz, Kunststoffe, Gummi, Keramik, Kristalle oder die Kombinationen derselben. Optional können die Substrate auch mit Primern und Adhäsionspromotoren behandelt werden, um die Adhäsion zwischen dem Substrat und dem Wellenleiter zu verstärken. Die Substrate werden ebenfalls optional mit einer reflexvermindernden Schicht beschichtet, um die Rückstrahleffekte zu vermindern und die Leistung der Vorrichtung zu verbessern.
Obwohl die untere Mantelschicht und die obere Mantelschicht aus allen beliebigen Materialien hergestellt werden können, so lange sie einen niedrigeren Brechungsindex haben als die Kernschicht, wird es bevorzugt, dass alle drei Schichten unter Einsatz unterschiedlicher lichtempfindlicher Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden. Die untere Mantelschicht und die obere Mantelschicht können die gleiche Zusammensetzung oder unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Sie können den gleichen Brechungsindex oder unterschiedliche Brechungsindizes haben, sie sollten beide jedoch Brechungsindizes aufweisen, die niedriger sind als der Brechungsindex der Kernschicht. Der Brechungsindex der lichtempfindlichen Zusammensetzung kann zugeschnitten werden, indem die Verhältnisse unter allen Bestandteilen, im Besonderen das Verhältnis zwischen den fluorierten und den nicht-fluorierten (Meth)Acrylsäureestern angepasst werden.
Die chemisch wirksame Strahlung, die eingesetzt wird, kann jedes Licht in den sichtbaren und ultravioletten Bereichen des Spektrums sein. Vorzugsweise ist die chemisch wirksame Strahlung UV-Licht. Die UV-Quellen, die Wellenlängen, die Intensität und die Verfahren des Ausgesetztwerdens können variiert werden, um den gewünschten Aushärtungsgrad, die Wellenleitergeometrie und andere Faktoren zu erzielen, die den Fachleuten bekannt sind. Nützliche UV-Quellen sind Hochdruck-Xenon- oder Quecksilber-Xenon-Bogenlampen, die mit entsprechenden optischen Filtern ausgestattet sind.
Nachdem die lichtempfindliche Zusammensetzung ausgehärtet worden ist, um das vorgegebene Muster auszubilden, wird das Muster mit einem Lösungsmittel entwickelt. Beispiele von Entwicklungsverfahren schließen Spray-, Spül- und Puddelentwicklung ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Viele Lösungsmittel, wie zum Beispiel Alkohole, Ketone, Ether und Ester sind als Entwickler für die vorliegende Erfindung geeignet. Beispiele der Entwickler schließen Aceton, Methylethylketon, Methanol, Ethanol, Isopropanol, Ethylacetat, Tetrahydrofuran, Perfluorether und Gemische derselben ein.
Obwohl bei dieser Offenlegung nur eine Art der optischen Vorrichtung im Detail beschrieben wird, können andere Arten von Vorrichtungen unter Einsatz der lichtempfindlichen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Diese schließen thermooptische Vorrichtungen, elektrooptische Vorrichtungen und magnetooptische Vorrichtungen ein, wie zum Beispiel Koppler, Schalter, Dämpfungsglieder, Filter, Multiplexer, Demultiplexer, Isolatoren, Zirkulatoren, Farbenzerstreuungskompensatoren, Polarisationsmodus-Zerstreuungskompensatoren, Wellenlängenumwandler, Kanalumsetzer, Laser, Verstärker und Detektoren ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Offenlegungen des Standes der Technik haben die Herstellung von thermooptischen Vorrichtungen und deren Verwendung bei Lichtwellenleiternetzen gelehrt. Es wird zum Beispiel verwiesen auf M. B. J. Diemeer, Optical Materials 9 (1998) 192 und Bezugnahmen in diesen. Bei einer typischen thermooptischen Vorrichtung wird ein Heizwiderstand, der auf einer Wellenleiterstruktur angeordnet ist, verwendet, um einen Teil der Struktur zu erwärmen. Der Brechungsindex des erwärmten Teils ändert sich mit dem Ansteigen der Temperatur. Diese Index-Änderung wird genutzt, um Licht, welches durch die Wellenleiterstruktur hin durchgelassen wird, zu schalten, zu dämpfen oder abzustimmen. Eine thermooptische Vorrichtung kann unter Nutzung der lichtempfindlichen Zusammensetzung und der Wellenleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Einsatz eines Heizwiderstandes hergestellt werden.
Eine optische Gittervorrichtung kann ebenfalls hergestellt werden, indem die lichtempfindliche Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung genutzt wird. Gitter sind Wellenlängen-Filterelemente, und sie können Braggsche Gitter oder Beugungsgitter sein. Ein Braggsches Gitter wird erzielt, indem in einem Wellenleiter der Brechungsindex periodisch um einen durchschnittlichen effektiven Brechungsindex verändert wird, was eine In-Line-Reihe von schwach reflektierenden Spiegeln erzeugt. Die kumulative Wirkung der Spiegel besteht darin, eine bestimmte Wellenlänge maximal zu reflektieren. Diese Gittervorrichtungen können als optische Filter verwendet werden. Wenn eine thermooptische Abstimmung gewünscht wird, kann ein Heizwiderstand in der Nähe des Gitters platziert werden. Der Brechungsindex im Gitter ändert sich mit der Temperatur, was eine Änderung der reflektierten Wellenlänge bewirkt.
BEISPIELE
Die nachfolgenden nicht einschränkenden Beispiele werden angeführt, um die Erfindung zu veranschaulichen. Variationen bei der Zusammensetzung der lichtempfindlichen Zusammensetzung und der Verfahren für die Herstellung eines Wellenleiters sollten für die Fachleute offensichtlich sein, und sie befinden sich innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.
Beispiel A. Messen der Schrumpfung: Ein Siliziumwafer wird mit einer Lage einer flüssigen Zusammensetzung (zirka 10 μm dick) beschichtet. Die Dicke der Flüssigkeit (d₁) wird mit einem Filmetrics F20 Dickenmesser gemessen (erhältlich bei Filmetrics, San Diego, CA). Die flüssige Beschichtung wird einem 10 ml/cm² UV Licht unter Einsatz einer 800 W Quecksilber-Xenonlampe ausgesetzt. Die Dicke der erzielten festen Schicht (d_s) wird wieder mit dem Filmetrics Testgerät gemessen. Die Schrumpfung (S) wird unter Nutzung der folgenden Formel berechnet: S = 1-d_s/d_L .
Beispiel 1. Einer Dreihalsflasche wurde 1 Äquivalent von 1H, 2H, 3H, 3H-Perfluornonan-1,2-Diol und wasserfreier Ether bei 0,3–0,4 M hinzugefügt. Der Ether-Lösung wurde ein 2,2 Äquivalent von wasserfreiem Diisopropylethylamin unter Argon hinzugefügt. Unter Rühren wurde das 2,2 Äquivalent von wasserfreiem Acryloylchlorid tropfenweise hinzugefügt. Das Gemisch wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, und dann wurde 0,4 Äquivalent Methanol hinzugefügt, um das überschüssige Acryloylchlorid zu neutralisieren. Das sich ergebende Gemisch wurde durch Kieselgur/Silika gefiltert, um Salzsediment zu beseitigen. Das Filtrat wurde konzentriert, um ein klares flüssiges Diacrylsäureester mit einem Molekulargewicht von 502 zu erzielen.
Beispiel 2: Einer Dreihalsflasche wurde 1 Äquivalent von 1H, 1H, 16H, 16H-Perfluor-1,16-Hexadecandiol als wasserfreie Etherlösung (0,3–0,4 M) hinzugefügt. Der Ether-Lösung wurden 2,2 Äquivalente von wasserfreiem Diisopropylethylamin unter Argon hinzugefügt. Unter Rühren wurden 2,2 Äquivalente von Acryloylchlorid tropfenweise hinzugefügt. Das Gemisch wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, und dann wurde 0,4 Äquivalent Methanol hinzugefügt, um das überschüssige Acryloylchlorid zu neutralisieren. Das sich ergebende Gemisch wurde durch Kieselgur/Silika gefiltert, um Salzsediment zu beseitigen. Das Filtrat wurde konzentriert, um ein klares flüssiges Diacrylsäureester mit einem Molekulargewicht von 838 zu erzielen.
Beispiel 3: Einer Dreihalsflasche wurde 1 Äquivalent von Fluorolink E, ein fluoriertes Diol, erhältlich bei Ausimont USA, als wasserfreie Etherlösung (0,3–0,4 M) hinzugefügt. Der Ether-Lösung wurden 2,2 Äquivalente von wasserfreiem Diisopropylethylamin unter Argon hinzugefügt. Unter Rühren wurden 2,2 Äquivalente von wasserfreiem Acryloylchlorid tropfenweise hinzugefügt. Das Gemisch wurde 6–8 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, und dann wurde 0,4 Äquivalent Methanol hinzugefügt, um das überschüssige Acryloylchlorid zu neutralisieren. Das sich ergebende Gemisch wurde durch Kieselgur/Silika gefiltert, um Salzsediment zu beseitigen. Das Filtrat wurde konzentriert, um ein klares flüssiges Fluorolink E Diacrylsäureester mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von zirka 2 100 zu erzielen.
Beispiel 4: Einer Dreihalsflasche wurde 1 Äquivalent von Fluorolink E10 als wasserfreie Etherlösung (0,3–0,4 M) hinzugefügt. Der Ether-Lösung wurden 2,2 Äquivalente von wasserfreiem Diisopropylethylamin unter Argon hinzugefügt. Unter Rühren wurden 2,2 Äquivalente wasserfreien Acryloylchlorids tropfenweise hinzugefügt. Das Gemisch wurde 6–8 Stunden bei Raumtemperatur gerührt, und dann wurde 0,4 Äquivalent Methanol hinzugefügt, um das überschüssige Acryloylchlorid zu neutralisieren. Das sich ergebende Gemisch wurde durch Kieselgur/Silika gefiltert, um Salzsediment zu beseitigen. Das Filtrat wurde konzentriert, um ein klares flüssiges Fluorolink E10 Diacrylsäureester mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von zirka 1 100 zu erzielen.
Beispiel 5: Eine lichtempfindliche Zusammensetzung wird zubereitet, indem 18 Teile des in Beispiel 2 zubereiteten Diacrylsäureesters, 10 Teile Trimethylolpropantriacrylsäureester, 70 Teile des in Beispiel 4 synthetisierten Fluorolin E10 Diacrylsäureesters, 1,5 Teile des Fotoinitiators Darocur 1173, erhältlich bei Ciba Specialty Chemicals, und 0,5 Teile des Fotoinitiators Darocur 4265, ebenfalls erhältlich bei Ciba Specialty Chemicals, gemischt werden. Die Viskosität der Zubereitung beträgt zirka 50 cP, gemessen mit einem Brookfield LV-DV-Viskosimeter bei 23°C.
Beispiel 6: Eine optische Beschichtung wurde ausgebildet durch das Beschichten der in Beispiel 5 hergestellten lichtempfindlichen Zusammensetzung auf ein Glassubstrat mit einem Meyer-Stab. Die Nassbeschichtung wird 100 mJ UV unter Verwendung einer 1 000 W Quecksilber-Xenon-Lampe mit einer maximalen Leistung von 365 nm unter Abdeckungsstickstoffschutz ausgesetzt. Die dünne Schicht ist klar und transparent. Die Schrumpfung beträgt zirka 2%.
Beispiel 7: Eine lichtempfindliche Zusammensetzung wird zubereitet, indem 92 Teile des in Beispiel 4 synthetisierten Fluorolink E10 Diacrylsäureesters, 5,5 Teile SR355, einem tetrafunktionalen Acrylsäureester von Sartomer, 2 Teile des Fotoinitiators Darocur 1173, und 0,5 Teile des Fotoinitiators Darocur 4265 gemischt werden. Die Viskosität der Zubereitung beträgt zirka 60 cP bei 23°C. Der mit einem Abbe-Refraktometer bei 23°C gemessene Brechungsindex ist 1,358. Bei einer Aushärtung mit 10 mJ UV beläuft sich die Schrumpfung auf zirka 1%.
Beispiel 8: Eine lichtempfindliche Zusammensetzung wird zubereitet, indem 96 Teile des in Beispiel 4 synthetisierten Fluorolink E10 Diacrylsäureester, 2 Teile Trimethylolpropantriacrylsäureester und 2 Teile des Fotoinitiators Darocur 1173 gemischt werden. Die Viskosität der Zubereitung beträgt zirka 53 cP bei 23°C. Der mit einem Abbe-Refraktometer bei 23°C gemessene Brechungsindex ist 1, 351. Bei einer Aushärtung mit 10 mJ UV beläuft sich die Schrumpfung auf zirka 1%.
Beispiel 9: Eine lichtempfindliche Zusammensetzung wird zubereitet, indem 92 Teile des in Beispiel 4 synthetisierten Fluorolink E10 Diacrylsäureester, 6 Teile Trimethylolpropantriacrylsäureester, 1,5 Teile des Fotoinitiators Darocur 1173 und 0,5 Teile des Fotoinitiators Darocur 4265 gemischt werden. Die Viskosität der Zubereitung beträgt zirka 58 cP bei 23°C. Der mit einem Abbe-Refraktometer bei 23°C gemessene Brechungsindex ist 1,357. Bei einer Aushärtung mit 10 mJ UV beläuft sich die Schrumpfung auf zirka 1%.
Beispiel 10: Eine optische Beschichtung wurde ausgebildet durch das Beschichten der in Beispiel 11 hergestellten lichtempfindlichen Zusammensetzung auf eine Polyimidschicht mit einem Meyer-Stab. Die Nassbeschichtung wird 100 mJ UV unter Verwendung einer 800 W Quecksilber-Xenon-Lampe mit einer maximalen Leistung von 365 nm ausgesetzt.
Beispiel 11: Eine Wellenleitervorrichtung wurde mit den folgenden Verfahren hergestellt;

a) eine 12 μm Schicht der in Beispiel 8 zubereiteten lichtempfindlichen Zusammensetzung wurde durch Schleuderbeschichtung auf einen oxidierten Siliziumwafer aufgetragen. Der Wafer wurde 5 mJ/cm² UV Licht ausgesetzt, unter Verwendung einer 800 W Quecksilber-Xenon-Lampe mit einer maximalen Leistung von 365 nm, um die Zusammensetzung teilweise auszuhärten und eine feste untere Mantelschicht auszubilden;
b) eine 8 μm Schicht der in Beispiel 9 zubereiteten lichtempfindlichen Zusammensetzung wurde durch Schleuderbeschichtung oben auf die untere Mantelschicht aufgetragen. Eine Fotomaske mit den gewünschten Merkmalen wurde über der Beschichtung platziert. Der Wafer wurde dann 2 mJ/cm² UV Licht ausgesetzt, unter Verwendung einer 800 W Quecksilber-Xenon-Lampe mit einer maximalen Leistung von 365 nm, um die Zusammensetzung auszuhärten und eine feste Kernschicht mit einem latenten Bild auszubilden;
c) die das Bild enthaltende Kernschicht wurde mit Ethylacetat entwickelt, um die nicht-exponierten Bereiche zu entfernen, um Wellenleiterrippen auszubilden;
d) eine 12 μm Schicht der in Beispiel 8 zubereiteten lichtempfindlichen Zusammensetzung wurde durch Schleuderbeschichtung auf die entwickelte Kernschicht und die untere Mantelschicht aufgetragen. Der Wafer wurde 400 mJ/cm² UV Licht ausgesetzt, unter Verwendung einer 800 W Quecksilber-Xenon-Lampe, um die Zusammensetzung auszuhärten und eine feste obere Mantelschicht auszubilden; und der Wafer wurde bei 130°C eine Stunde gebacken, um eine Kanal-Wellenleitervorrichtung auszubilden.

Claims

Lichtempfindliche Zusammensetzung, aufweisend: a) zumindest ein fluoriertes (Meth)Acrylsäureester, hergestellt aus einem ethoxylierten Fluorpolymer mit der folgenden Formel: Rf-(-O(-CH₂-CH₂-O_m-H)_n dadurch gekennzeichnet, dass Rf ein fluorierter Anteil mit einem F/H Verhältnis von zumindest 3:1, m = 1–10 und n = 2–6 ist, b) zumindest ein nicht-fluoriertes (Meth)Acrylsäureester, wobei das zumindest eine nicht-fluorierte (Meth)Acrylsäureester im fluorierten (Meth)Acrylsäureester löslich ist, das nicht-fluorierte (Meth)Acrylsäureester zumindest zwei (Meth)Acrylsäuerester-Gruppen pro Molekül aufweist, und c) zumindest einen Fotoinitiator, wobei der Fotoinitiator im fluorierten (Meth)Acrylsäureester löslich ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine fluorierte (Meth)Acrylsäureester ein durchschnittliches Molekulargewicht von zumindest 400 hat.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine nicht-fluorierte (Meth)Acryl-säureester zumindest 3 (Meth)Acrylsäureester-Gruppen pro Molekül aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fluorierte (Meth)Acrylsäureester hergestellt wird aus dem ethoxylierten Fluorpolymer und (Meth)Acry-loylchlorid unter Einsatz eines gehinderten Tertiäramins, wobei das Amin zumindest ein tertiäres oder quarternäres Kohlenstoffatom aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gehinderte tertiäre Amin N,N-Diisopropyl-ethylamin ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend Zusatzstoffe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kontrastverstärkern, UV-Stabilisatoren, Antioxidationsmitteln, grenzflächenaktiven Stoffen, Adhäsionspromotoren und Viskositätsverdickungsmitteln.
Polymerbeschichtung, dadurch ausgebildet, dass die Zusammensetzung nach Anspruch 1 einer chemisch wirksamen Strahlung ausgesetzt wird.
Wellenleitervorrichtung mit einer lichtdurchlässigen Struktur, ausgebildet auf einem Substrat durch die Musterbildung einer lichtempfindlichen Zusammensetzung, welche die Zusammensetzung von Anspruch 1 aufweist.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster der Wellenleiterstruktur mit chemisch wirksamer Strahlung ausgebildet wird.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster der Wellenleiterstruktur mittels reaktiver lonenätzung (RIE) ausgebildet wird.
Thermooptische Vorrichtung, aufweisend eine Wellenleiterstruktur nach Anspruch 8 und zumindest einen Heizwiderstand.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur zumindest ein optisches Gitterelement aufweist.
Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest einen Heizwiderstand aufweist.
Verfahren für die Herstellung einer Wellenleitervorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: a) eine erste Schicht einer festen Zusammensetzung wird auf einem Substrat ausgebildet, wobei die erste Schicht einen Brechungsindex – n1 – aufweist; b) eine zweite Schicht einer zweiten Zusammensetzung nach Anspruch 1 wird auf einem Substrat aufgebracht; c) die Beschichtung der zweiten Zusammensetzung wird musterweise einer chemisch wirksamen Strahlung durch eine Fotomaske ausgesetzt, welche ein gewünschtes Merkmal für die Ausbildung eines latenten Bildes in einer Kernschicht aufweist; d) die nicht exponierten Teile werden mit einem organischen Lösungsmittel entfernt, um eine Wellenleiterrippe mit einem zweiten Brechungsindex - n2 – auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass n2 größer als n1 ist; und e) eine dritte Schicht einer dritten Zusammensetzung wird ausgebildet, welche einen dritten Brechungsindex – n3 – aufweist, wobei n3 kleiner ist als n2.
Verfahren für die Herstellung einer Wellenleitervorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: a) eine Schicht einer Zusammensetzung nach Anspruch 1 wird auf einem Substrat aufgebracht; b) die Beschichtung wird einer chemisch wirksamen Strahlung ausgesetzt, um eine untere Mantelschicht mit einem ersten Brechungsindex – n1 – auszubilden; c) eine Schicht einer zweiten Zusammensetzung von zumindest einem (Meth)Acrylsäureester wird aufgebracht, hergestellt aus einem fluorierten Monomer oder Polymer mit zumindest zwei Hydroxylgruppen pro Mole kül, zumindest einem nicht-fluorierten (Meth)Acrylsäureester, das im fluorierten (Meth)Acryl-säureester löslich ist und zumindest zwei (Meth)Acrylsäureester-Gruppen pro Molekül aufweist, und zumindest einem Fotoinitiator, löslich im fluorierten (Meth)Acrylsäureester, oben auf der unteren Mantelschicht; d) die Beschichtung der zweiten Zusammensetzung wird musterweise einer chemisch wirksamen Strahlung durch eine Fotomaske ausgesetzt, welche ein gewünschtes Merkmal für die Ausbildung eines latenten Bildes in einer Kernschicht aufweist; e) die nicht exponierten Teile werden mit einem organischen Lösungsmittel entfernt, um eine Wellenleiterrippe mit einem zweiten Brechungsindex – n2 – auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass n2 größer als n1 ist; und f) eine Schicht einer dritten Zusammensetzung von zumindest einem (Meth)Acrylsäureester wird aufgebracht, hergestellt aus einem fluorierten Monomer oder Polymer mit zumindest zwei Hydroxylgruppen pro Molekül, zumindest einem nicht-fluorierten (Meth)Acrylsäureester, das im fluorierten (Meth)Acryl-säureester löslich ist und zumindest zwei (Meth)Acrylsäureester-Gruppen pro Molekül aufweist, und zumindest einem Fotoinitiator, löslich im fluorierten (Meth)Acrylsäureester, oben auf der Kernschicht und der unteren Mantelschicht, und die dritte Schicht wird einer chemisch wirksamen Strahlung ausgesetzt, um eine obere Mantelschicht mit einem dritten Brechungsindex – n3 – auszubilden, wobei n3 kleiner als n2 ist.
Verfahren für die Herstellung einer Wellenleitervorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: a) eine Schicht einer Zusammensetzung nach Anspruch 1 wird auf einem Substrat aufgebracht; b) die Beschichtung wird einer chemisch wirksamen Strahlung ausgesetzt, um eine feste Schicht auszubilden; und c) die feste Schicht wird musterweise mit reaktiver lonenätzung (RIE) geätzt.