ES2595036T3 - Lentes de índice en gradiente (GRIN) de polímero multicapa - Google Patents
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Abstract
Una lente GRIN esférica o radial que comprende una hoja GRIN de material compuesto multicapa; en la que dicha hoja de material compuesto multicapa comprende una pluralidad de al menos dos películas de material compuesto de polímero 5 multicapa; en la que cada una de dichas películas de material compuesto de polímero multicapa comprende una pluralidad de al menos dos capas alternas (A) y (B) representadas por la fórmula (AB)x, en la que x >= 2n, y n está en el intervalo de 4 a 18; en la que películas de polímero de material compuesto multicapa adyacentes se eligen para presentar progresivamente diferentes índices de refracción que alteran el espesor relativo de las capas (A) y (B); en la que la capa (A) comprende el componente (a) y la capa (B) comprende el componente (b); en la que dichos componentes (a) y (b) presentan un índice de refracción diferente; en la que en el caso de una lente GRIN esférica las películas de material compuesto multicapa están apiladas en una forma esférica; y en la que en el caso de una lente GRIN radial la lente GRIN radial se obtiene envolviendo la hoja de material compuesto multicapa concéntricamente alrededor de una varilla, teniendo la varilla un índice de refracción que coincide sustancialmente con el índice de refracción de la película de polímero multicapa adyacente a la varilla.
Description
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30
35
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55
60
65
Lentes de fndice en gradiente (GRIN) de polfmero multicapa DESCRIPCION
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud provisional de EE.UU. 60/519.655, presentada el 14 de noviembre de 2003.
Antecedentes de la invencion
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a la fabricacion de lentes de Indice en gradiente (GRIN) de pollmero axiales, radiales o esfericas que poseen tanto una longitud focal fija como una longitud focal dinamicamente variable. Las lentes son pollmeros de Supercomposite formados por la disposicion en capas de pellculas de material compuesto de pollmero en estructuras jerarquicas. Pueden disenarse para su uso desde los intervalos de longitud de onda de visibles a mm.
Discusion de la tecnica relacionada
Las opticas de Indice en gradiente son muy conocidas y son el objeto de revisiones recientes. En una lente convencional, un rayo de luz entrante es reflejado cuando entra en la superficie de la lente formada debido al cambio abrupto del Indice de refraccion del aire al material homogeneo. La forma de la superficie de la lente determina el enfoque y las propiedades de obtencion de imagenes de la lente.
En una lente de Indice de refraccion en gradiente (GRIN) hay una variacion continua del Indice de refraccion dentro del material de la lente. En una lente GRIN simple pueden usarse superficies opticas planas. Los rayos de luz son continuamente dirigidos dentro de la lente. Las propiedades de enfoque se determinan por la variacion del Indice de refraccion dentro del material de la lente. Hay dos tipos de lentes de Indice en gradiente (GRIN) descritas en la bibliografla: gradiente axial y gradiente radial/cillndrico. En el gradiente axial el Indice de refraccion varla de una forma continua a lo largo del eje optico del medio no homogeneo. En el gradiente axial, las superficies de Indice constante son planos perpendiculares al eje optico. En la radial/cillndrica el perfil del Indice varla continuamente desde el eje optico hasta la periferia a lo largo de la direccion transversal de tal forma que las superficies de Indice constante sean cilindros concentricos alrededor del eje optico.
La simple geometrla de una lente GRIN con superficies planas permite la eficaz produccion y ensamblaje simplificado de sistemas de lentes. El variar el espesor de la lente puede variar los parametros de la lente tales como la longitud focal y la distancia de trabajo. Son posibles lentes delgadas de hasta 0,02 mm de espesor. Alternativamente, puede hacerse que el plano de la imagen se situe directamente sobre la superficie de salida de la lente.
Una lente convencional con superficies esfericas y con un Indice de refraccion homogeneo no enfocara la luz perfectamente; habra aberraciones esfericas y cromaticas. Tambien es muy conocido en la tecnica que estas aberraciones pueden reducirse o eliminarse empleando blancos de lentes de gradiente axial. Una lente de gradiente axial es una lente que tiene un perfil del Indice de refraccion que varla en una direccion solo, normalmente elegida para ser el eje optico. Estas lentes libres de aberracion pueden usarse ventajosamente en una variedad de sistemas opticos, tales como proyectores de transparencias, camaras, prismaticos, y muchos otros dispositivos de obtencion de imagenes. Puede reducirse el numero de elementos de lente requeridos para una tarea dada, ademas del peso y la complejidad del sistema.
La patente de EE.UU. N.° 5.262.896 de R. Blankenbecler describe la fabricacion de lentes de gradiente axial por el proceso de difusion controlada; los blancos para la fabricacion de tales lentes de gradiente pueden fabricarse mediante una variedad de procesos tales como SOL-GEL, infusion y difusion, y puede ser vidrio, plastico u otro material optico adecuado. La discusion anterior se aplica a tanto lentes radiales como cillndricas; sin embargo, el esmerilado y el pulido de lentes cillndricas a la precision necesaria es especialmente diflcil.
La patente de EE.UU. N.° 4.956.000 de Reeber et al. describe un metodo y aparato para fabricar una lente que tiene una distribucion radialmente no uniforme, pero axialmente simetrica, del material de la lente, en el que el tamano y la forma de la lente estan determinados por la direccion selectiva y condensacion de material de lente vaporizado sobre un sustrato.
La patente de EE.UU. N.° 1.943.521 de W. Ewald describe una lente segmentada construida de constituyentes de diferentes Indices de refraccion. Las partes separadas de las lentes, cada una de las cuales es homogenea, se cementan juntas de tal manera que las superficies llmite o interfases esten sustancialmente localizadas en la direccion de la trayectoria de los rayos de luz. Es decir, las interfases son paralelas al eje optico. Los Indices de refraccion se eligen para reducir la aberracion esferica de las lentes y producir imagenes claramente definidas sobre una pantalla.
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La patente de EE.UU. N.° 5.236.486 de Blankenbecler et al. describe la formacion de un blanco de lente de gradiente cilindrico o esferico a partir de un blanco de lente de gradiente axial por moldeo termico (combado). Este proceso produce una lente monolitica con un perfil del indice de refraccion continuo.
La patente de EE.UU. N.° 4.460.585 de Nojiri describe una lente de pelicula delgada semiconductora que tiene un miembro laminado que comprende semiconductores A y B de forma alterna en capas. El miembro laminado en conjunto tiene un gradiente del indice de refraccion que crea una accion de lente.
Un diseno para un sistema de lente de indice en gradiente cementado para remodelado por haz laser se desvela por Wang et al en "Design of gradient-index lens systems for laser beam reshaping", Applied Optics, 32, 4763-4769 (1993). Se desvela un sistema usando dos lentes de gradiente axial y una lente de transferencia central homogenea. Las interfases entre la lente de gradiente frontal y la lente de transferencia central y la lente de transferencia central y la lente de gradiente posterior son superficies esfericas que deben esmerilarse y pulirse para ajustarse la una en la otra. Ademas, los perfiles del indice en gradiente son diferentes y deben elegirse adecuadamente para funcionar como un remodelador de haces.
Los sensores de obtencion de imagenes en tiempo real son criticos para aplicaciones de tactica militar. Durante los ultimos anos, su uso aumento espectacularmente. Se desea un sensor de campo de vision (FOV) amplio para tareas de busqueda, pero para la identificacion y seguimiento se requiere un FOV mas estrecho. Un telescopio de aumento variable o lente de zoom puede proporcionar un FOV variable. Con los actuales sistemas de sensor, puede lograrse un cambio en FOV, por ejemplo, por la insertion o elimination de conjuntos de lentes de la trayectoria optica. Esto es lento y requiere una inmensa conmutacion mecanica o electromecanica. La lente, segun la presente invention, da variation continua en el FOV con constantes de tiempo de milisegundos o mas rapido en una lente compacta de peso ligero.
Se conoce la extrusion multicapa de polimeros con varias a miles de capas. Este proceso de extrusion da un material que comprende muchos miles de capas alternas de polimeros, materiales compuestos de polimero, y/o polimeros que contienen nanoparticulas inorganicas o metalicas. Los materiales polimericos en las capas alternas pueden elegirse para tener diferencias sustanciales en el indice de refraccion (An) de manera que los materiales resultantes poseeran una modulation en el indice con un periodo correspondiente al espesor de capa. Pueden ser facilmente producidos espesores de capa de hasta 5 nm. Nazarenko et al. en "Polymer microlayer structures with anisotropic conductivity", Journal of Materials Science, 34(7), 1461 (1999) y Mueller et al. en Polymer Engineering and Science, 37(2), 355 (1997) describen las ideas basicas para la fabrication y el uso de tales materiales para producir reflectores dielectricos. Los metodos de fabricacion de reflectores dielectricos y filtros con propiedades de transmision especificas y bandas de paso se describen en P. Yeh; "Optical Waves in Layered Media", Wiley, New York, (1998). Polimeros de birrefringencia en capas adecuadamente orientadas pueden dar espejos multicapa que mantienen la reflectividad sobre una banda ancha de angulos incidentes.
Se ha desarrollado una variedad de metodos para producir materiales con una variacion en el indice de refraccion que es adecuada para optica GRIN. Lentes GRIN de polimero se fabrican frecuentemente por copolimerizacion (Y. Ohtsuka, et al, "Studies on the light-focusing plastic rod 10:A light-focusing plastic fiber of methyl methacrylate-vinyl benzoate copolymer", Applied Optics, 20, (15), 2726 (1981), y Y. Ohtsuka and Y. Koike, "Studies on the light- focusing plastic rod. 18: Control of refractive-index distribution of plastic radial gradient-index rod by photocopolymerization", Applied Optics, 24(24), 4316 (1985)) de dos monomeros diferentes que experimentan difusion. La difusion incompleta conduce a un gradiente de composition y, por lo tanto, a un gradiente del indice a traves del material. La mayoria de estas tecnicas producen lentes pequenas, inferiores a 10 mm de diametro. Los gradientes del indice son pequenos; las variaciones mas grandes del indice normalmente estan en el orden de 0,01 a 0,03. Normalmente, los gradientes del indice son monotonicos y la variacion del indice con la distancia esta limitada a aquella que puede lograrse por las leyes de la difusion. La lente GRIN de polimero radial mas grande informada fue fabricada por esta tecnica usando un molde curvo. Tenia 7 cm de diametro y tenia una An de 0,02 (Wu, S.P, Nihei, E., Koike, Y. "Large Radial Graded-Index Polymer" Appl. Opt. 35(1), 28 (1996)). Otras tecnicas para producir un gradiente de composicion incluyen difusion de dopantes y centrifugation. Tambien se han propuesto tecnicas de mezcla compleja y de extrusion. Las tecnicas de copolimerizacion de polimero son eficaces solo si los componentes son miscibles en todos los intervalos de polimerizacion. Esto normalmente significa que los componentes son polimeros muy similares y la An maxima que puede lograrse es pequena. Materiales polimericos fabricados por difusion de dopantes tienen frecuentemente una vida corta debido a la migration de los dopantes. Las tecnicas de mezcla/extrusion implican muchas variables de control que son dificiles de controlar y ademas solo pueden usarse con polimeros que son miscibles en un amplio intervalo de composiciones.
Generalmente, los polimeros multicapa se han fabricado usando polimeros vitreos. Se han fabricado estructuras multicapa elastomericas con separaciones de capa adecuadas para filtros dielectricos y reflectores por recubrimiento por centrifugacion secuencial y por extrusion multicapa.
Ademas de las aplicaciones militares, las lentes de la presente invencion tendran amplias aplicaciones comerciales en las que se requieren lentes de peso ligero con longitudes focales cortas, largas y variables; por ejemplo, lentes de zoom para camaras con cristales de lectura y prismaticos.
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Segun la presente invencion, los gradientes del Indice (An) pueden especificarse independientemente. Esto permite flexibilidad en las propiedades focales de la lente que no eran previamente posibles en una unica lente. Tambien permite disenar una lente con correcciones de la aberracion. Es altamente deseable un metodo mejorado mas simple y mas flexible para fabricar lentes de gradiente de pollmero axiales, radiales o esfericas que presentan las propiedades anteriores.
Sumario de la invencion
La presente solicitud se refiere a un material compuesto de pollmero multicapa de manera jerarquica para lentes de Indice de refraccion (GRIN) clasificado y a un metodo para fabricar las mismas como se define en las reivindicaciones adjuntas. Segun una realizacion preferida de la presente invencion, una estructura de material compuesto jerarquica se forma en dos etapas. Primera, se fabrica un conjunto de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa, cada una con un Indice de refraccion diferente. Segunda, se ensamblan un conjunto ordenado de estas pellculas de material compuesto de pollmero multicapa en una hoja GRIN de material compuesto multicapa, con el gradiente del Indice deseado; ademas, la hoja GRIN de material compuesto multicapa se forma dentro de una lente.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 es una hoja GRIN de material compuesto multicapa con un gradiente del Indice. Cada una de las pellculas mostradas es ella misma un material compuesto multicapa.
La Figura 2 es una lente plana unidireccional. Se fabrica por apilamiento de dos hojas GRIN multicapa de material compuesto como se muestra en la Figura 1, que estan cortadas en rebanadas para formar lentes axiales.
La Figura 3 es una lente plana con un gradiente del Indice radial. Se fabrica, como se muestra en la Figura 17, por la disposicion en capas de un conjunto de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa sobre una varilla cillndrica, que se corta en rebanadas en lentes de diversos espesores.
La Figura 4 es una lente en gradiente del Indice esferica.
La Figura 5 muestra una estructura e imagen de microscopla de fuerza atopica (AFM) de una pellcula de pollmero de material compuesto multicapa de 50/50 de PC/PMMA.
La Figura 6 muestra el diseno del Indice de refraccion de las pellculas de pollmero de material compuesto multicapa de PC/PMMA. Se procesaron las siguientes composiciones para este estudio: 100/0, 95/5, 90/10, 85/15, 80/20, 75/25, 70/30, 65/35, 60/40, 55/45, 50/50, 45/55, 40/60, 35/65, 30/70, 25/75, 20/80, 15/85, 10/90, 5/95, 0/100.
La Figura 7 muestra el Indice de refraccion frente al contenido de policarbonato (PC) en 21 pellculas de pollmero de material compuesto multicapa. Se fabricaron un conjunto de pellculas con un Indice de refraccion entre 1,49 y 1,59 variando sistematicamente el contenido de PC y de PMMA.
La Figura 8 muestra un procedimiento de preparation de una hoja GRIN de material compuesto multicapa.
La Figura 9 muestra un diseno de un sistema GRIN de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa usando pellculas de material compuesto de pollmero multicapa de PC/PMMA de 50 pm (2 milesimas de pulgada) con Indice de refraccion, n. Se apilaron un total de 308 pellculas individuales.
La Figura 10 indica la distribution del Indice de refraccion medido del sistema multicapa GRIN en comparacion con la distribucion del diseno.
La Figura 11 muestra las propiedades de enfoque esperadas del sistema multicapa GRIN mostrado en la Figura 9 en las que un haz circular es enfocado en una llnea.
La Figura 12 muestra las propiedades de enfoque observadas del sistema multicapa GRIN convergente mostrado en la Figura 9.
La Figura 13 muestra un diseno del sistema GRIN divergente de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa.
La Figura 14 muestra una distribucion del Indice de refraccion medido del sistema multicapa GRIN divergente en comparacion con la distribucion del diseno.
La Figura 15 representa propiedades de enfoque observadas del sistema multicapa GRIN divergente mostrado en la Figura 13.
La Figura 16 muestra un diseno del sistema GRIN asimetrico de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa.
La Figura 17 muestra un procedimiento para fabricar un sistema multicapa GRIN con simetrla cillndrica. Descripcion de las realizaciones preferidas Estructura del material compuesto jerarquica de lentes GRIN
La presente invencion se refiere a un material compuesto de pollmero multicapa de forma jerarquica para lentes de Indice de refraccion en gradiente (GRIN) y un metodo para fabricar las mismas.
En una realizacion preferida de la presente invencion, la estructura jerarquica en una lente GRIN se fabrica en dos etapas. Primera, se fabrica un conjunto de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa. Cada pellcula de
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material compuesto de pollmero tiene un Indice de refraccion diferente. Segunda, se ensamblan un conjunto ordenado de estas pellculas de material compuesto de pollmero multicapa en la hoja GRIN de material compuesto multicapa jerarquica con el gradiente del Indice deseado. Estas hojas GRIN de material compuesto multicapa se moldean en diversas lentes.
Segun esta realization, en la primera etapa las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa se fabrican. Cada pellcula de material compuesto de pollmero multicapa comprende hasta 500.000 capas que se alternan entre al menos dos tipos: (A) y (B). Las capas de tipo (A) comprenden el componente (a) y las capas de tipo (B) comprenden el componente (b). Los componentes (a) y (b) son materiales polimericos, preferentemente materiales polimericos termoplasticos, tales como materiales vltreos, cristalinos o elastomericos. Los componentes (a) y (b) pueden ellos mismos ser un pollmero de material compuesto o una mezcla de pollmeros. Preferentemente, las capas de la pellcula de material compuesto de pollmero multicapa de la presente invention tienen un espesor en el intervalo de 5 nanometros (nm) a 1.000 micrometros (pm).
Con el fin de fabricar el material GRIN, tales pellculas de material compuesto de pollmero multicapa se fabrican con un intervalo de Indices de refraccion y una diferencia del Indice arbitrariamente pequena entre ellos. Esto se hace, en una realizacion de la presente invencion, alterando el espesor relativo de las capas (A) y (B) de aquel en la primera pellcula de material compuesto de pollmero multicapa.
Para la segunda etapa en la fabrication, segun esta realizacion, las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa se apilan para formar la hoja GRIN de material compuesto multicapa jerarquica. Las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa adyacentes se eligen para presentar Indices de refraccion progresivamente diferentes. Preferentemente, el apilamiento de 5 a 100.000 pellculas de material compuesto de pollmero multicapa formara una hoja GRIN de material compuesto multicapa a partir de la cual pueden fabricarse lentes GRIN como se describe mas adelante. El gradiente del Indice se determina por el diseno en el que las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa se apilan para producir la hoja GRIN de material compuesto multicapa. Una ventaja particular de este proceso es que cualquier gradiente del Indice predeterminado puede lograrse facilmente usando pellculas de material compuesto de pollmero multicapa. El gradiente del Indice esta limitado solo por el intervalo disponible de Indice en las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa. La hoja GRIN de material compuesto multicapa tiene una estructura jerarquica en la escala nanometrica, escala micrometrica y la escala de centlmetros.
Materiales
Un experto habitual en la materia apreciara facilmente que pueden usarse una amplia variedad de materiales polimericos termoplasticos para formar las lentes de la presente invencion. Tales materiales incluyen, pero no se limitan a, pollmeros vltreos, pollmeros cristalinos y elastomeros, siempre que las capas formadas a partir de estos materiales sean sustancialmente transparentes. De estos materiales, que nosotros sepamos, nunca se ha informado de la fabricacion de estructuras multicapa elastomericas con separaciones de capa inferiores a la longitud de onda de la luz visible o infrarroja cercana (NIR), de manera que el material compuesto se comporte como un medio eficaz dinamicamente variable. Uno de los requisitos para los materiales segun la presente invencion es una diferencia en el Indice de refraccion entre los componentes polimericos de las capas. El maximo gradiente del Indice que puede lograrse en la lente del material compuesto de pollmero multicapa de la presente invencion viene dado por la diferencia entre los Indices de los componentes de pollmero. La longitud focal, el espesor y la forma de una lente GRIN dependen del gradiente del Indice que puede lograrse.
El termino "pollmero" o "material polimerico", como se usa en la presente solicitud, indica un material que tiene un peso molecular promedio en peso (Mw) de al menos 5.000. Preferentemente, el pollmero es un material polimerico organico. El termino "oligomero" o "material oligomerico", como se usa en la presente solicitud, indica un material con un peso molecular promedio en peso de 1.000 a menos de 5.000. Tales materiales polimericos pueden ser materiales polimericos vltreos, cristalinos o elastomericos.
Materiales polimericos adecuados segun la presente invencion incluyen, pero no se limitan a, poli(naftalato de etileno) e isomeros del mismo tales como 2,6-, 1,4-, 1,5-, 2,7- y 2,3-poli(naftalato de etileno); poli(tereftalatos de alquileno) tales como poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno) y poli(tereftalato de 1,4- ciclohexanodimetileno); poliimidas tales como imidas poliacrllicas; polieterimidas; pollmeros estirenicos tales como poliestireno atactico, isotactico y sindiotactico, a-metil-poliestireno, para-metil-poliestireno; policarbonatos tales como bisfenol-A-policarbonato (PC); poli(met)acrilatos tales como poli(metacrilato de isobutilo), poli(metacrilato de propilo), poli(metacrilato de etilo), poli(metacrilato de metilo), poli(acrilato de butilo) y poli(acrilato de metilo) (el termino "(met)acrilato" se usa en el presente documento para indicar acrilato o metacrilato); derivados de celulosa tales como etilcelulosa, acetato de celulosa, propionato de celulosa, acetato-butirato de celulosa y nitrato de celulosa; pollmeros de polialquileno tales como polietileno, polipropileno, polibutileno, poliisobutileno y poli(4-metil)penteno; pollmeros fluorados tales como resinas perfluoroalcoxi, politetrafluoroetileno, copollmeros de etileno-propileno fluorados, poli(fluoruro de vinilideno) y policlorotrifluoroetileno y copollmeros del mismo; pollmeros clorados tales como polidicloroestireno, poli(cloruro de vinilideno) y poli(cloruro de vinilo); polisulfonas; polietersulfonas; poliacrilonitrilo; poliamidas; poli(acetato de vinilo); polieter-amidas. Tambien son adecuados copollmeros tales como
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copollmero de estireno-acrilonitrilo (SAN), que contiene preferentemente entre el 10 y el 50 % en peso, preferentemente entre el 20 y el 40 % en peso, de acrilonitrilo, copollmero de estireno-etileno; y poli(tereftalato de etileno-1,4-ciclohexilendimetileno) (PETG). Materiales polimericos adicionales incluyen un caucho acrllico; isopreno (IR); isobutileno-isopreno (IIR); caucho de butadieno (BR); butadieno-estireno-vinilpiridina (PSBR); caucho butllico; polietileno; cloropreno (CR); caucho de epiclorhidrina; etileno-propileno (EPM); etileno-propileno-dieno (EPDM); nitrilo-butadieno (NBR); poliisopreno; caucho de silicona; estireno-butadieno (SBR); y caucho de uretano. Materiales polimericos adicionales incluyen copollmeros de bloque o de injerto.
Ademas, cada capa individual puede incluir mezclas de dos o mas de los pollmeros o copollmeros anteriormente descritos, preferentemente los componentes de la mezcla son sustancialmente miscibles, no afectandose as! la transparencia de la mezcla. Materiales polimericos preferidos incluyen un poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) y copollmeros del mismo, un poli(metacrilato de metilo), un poli(naftalato de etileno) (PEN) y un policarbonato.
Los componentes que comprenden las capas segun la presente invention pueden incluir materiales organicos o inorganicos disenados para aumentar o disminuir el Indice de refraction del componente, que incluyen materiales nanoparticulados. Ademas, los componentes segun la presente invencion estan en ausencia de un colorante no lineal.
Fabricacion de lentes GRIN de polfmero
Segun una realization de la presente invencion, las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa se fabrican primero. Por simplicidad de discusion, se describe el comportamiento de un sistema de dos componentes. En esta realizacion de la presente invencion, el material compuesto de pollmero multicapa se fabrica de dos capas
alternas (ABABA....) de dos materiales polimericos denominados componente "(a)" y componente "(b)",
respectivamente, en toda la description. Los componentes (a) y (b) presentan diferentes Indices de refraccion y forman una pellcula de material compuesto de pollmero multicapa representada por la formula (AB)x, en la que x = (2)n, y n es el numero de elementos multiplicadores y esta en el intervalo de 4 a 18. Los componentes (a) y (b) pueden ser independientemente un material polimerico vltreo, un material polimerico cristalino, un material polimerico elastomerico o mezcla de los mismos. A modo de un ejemplo no vinculante, cuando el componente (a) es un material vltreo, el componente (b) puede ser un material elastomerico, un material vltreo, un material cristalino o una mezcla de los mismos, o cuando el componente (a) es un material elastomerico, el componente (b) puede ser un material elastomerico, un material vltreo, un material cristalino o una mezcla de los mismos. Sin embargo, el componente (a) debe presentar un Indice de refraccion diferente del componente (b); asimismo, la capa (A) debe presentar un Indice de refraccion diferente de la capa (B). Una multitud de capas alternas (A) y (B) forman una pellcula de material compuesto de pollmero multicapa, compuesta de al menos 10 capas alternas (A) y (B), preferentemente de 50 a 500.000 capas alternas, que incluye cualquier incremento dentro de estos intervalos. Las capas son preferentemente microcapas o nanocapas. Similarmente, se forman pellculas de material compuesto de pollmero multicapa adicionales compuestas de las capas (Ai) y (Bi), capas que comprenden el componente (ai) y (bi), respectivamente.
En la segunda etapa segun esta realizacion, una multitud de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa que se alternan que presentan diferentes Indices de refraccion forman una hoja GRIN de material compuesto multicapa a partir de la que se fabrican lentes GRIN. Preferentemente, el numero de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa que se alternan es superior a 5. Mas preferentemente, el numero de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa en una hoja GRIN de material compuesto multicapa esta en el intervalo de 5 a 100.000, lo mas preferentemente de 20 a 10.000, que incluye cualquier incremento dentro de estos intervalos. El gradiente del Indice esta limitado solo por el intervalo disponible del Indice en las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa. La hoja GRIN de material compuesto multicapa final tiene una estructura jerarquica a la escala de nanometros, micrometros y centlmetros. Preferentemente, comprende pellculas de material compuesto de pollmero multicapa de pollmeros con estructura de micro y nanocapas.
Segun la presente invencion, (a) y (ai) pueden ser materiales termoplasticos iguales o diferentes. Asimismo, (b) y (bi) pueden ser materiales termoplasticos iguales o diferentes. Ademas, los componentes (a) y (b) pueden ser los mismos materiales qulmicamente, en tanto que puedan formar capas distintas que presentan diferentes Indices de refraccion, en virtud de diferencias flsicas secundarias, tales como diferencias conformacionales de la estructura polimerica, diferencias resultantes de diferentes condiciones de procesamiento tales como orientation, o diferencias de peso molecular.
Es factible desarrollar estructuras en capas con muchos componentes, preferentemente compuestas de diferentes materiales. A modo de un ejemplo no limitante, una estructura de capas alternas de tres componentes (ABCABCABC...) de los componentes (a), (b) y (c) se representa por (ABC)x, en la que x es como se ha definido anteriormente. Una estructura que comprende cualquier numero de capas de diferentes componente se incluye dentro del alcance de la presente invencion tal como (CACBCACBC...).
En la realizacion descrita anteriormente de una estructura de pollmero multicapa de dos componentes, la lente se prepara por coextrusion multicapa de los dos materiales polimericos. Las pellculas de material compuesto de
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pollmero multicapa comprenden capas alternas de dos o mas componentes con espesor de capa individual que oscila de la macroescala a la nanoescala.
La hoja GRIN de material compuesto multicapa de la presente invencion tiene preferentemente al menos 5 pellculas. Preferentemente, la hoja GRlN de material compuesto multicapa comprende 5 a 100.000 pellculas, mas preferentemente de 20 a 10.000, incluyendo cualquier numero de pellculas dentro de estos intervalos. La hoja GRIN de material compuesto multicapa tiene un espesor global que oscila de 10 nanometros a 10 cm, preferentemente de 25 pm a 3 cm, incluyendo cualquier incremento dentro de estos intervalos. Ademas, una hoja GRIN de material compuesto multicapa puede formarse dentro de lentes axiales, radiales o esfericas por corte en rebanadas y moldeo de laS hojas GRlN de material compuesto multicapa. Ademas, una pellcula de material compuesto de pollmero multicapa segun la presente invencion puede estar orientada, tanto uniaxialmente como biaxialmente.
Por consiguiente, las lentes de la presente invencion se forman por la disposicion en capas de pellculas de pollmero de material compuesto en una estructura jerarquica como se ha descrito anteriormente y desvelado en la patente de EE.UU. 6.582.807, concedida el 24 de junio de 2003, a Baer et al., que se incorpora en el presente documento por referencia en su totalidad. En el primer nivel, los materiales son pellculas de material compuesto de pollmero multicapa. Las pellculas de material compuesto polimerico multicapa segun la presente invencion comprenden capas alternas de pollmeros elegidas por tener diferencias en el Indice de refraccion.
En la fabricacion de lentes GRIN, se desea ser capaz de especificar el gradiente del Indice de menos de 0,01 a de hasta tan grande como sea posible. Con la tecnica de disposicion multicapa de la presente invencion, son posibles una amplia variedad de gradientes del Indice. Como un gradiente mas grande da un intervalo mas amplio de lentes GRIN que pueden prepararse, se desea ser capaz de producir un gran gradiente. Esto permite una longitud focal mas corta en una lente GRIN mas delgada. Para lentes GRIN multicapa, el gradiente del Indice puede especificarse de un mlnimo de 0,001 a un maximo de la diferencia en el Indice de refraccion entre los pollmeros que constituyen las capas. Frecuentemente, se desea el mayor intervalo posible. Preferentemente, la lente de la estructura polimerica multicapa puede presentar un gradiente del Indice de 0,01 o mayor, preferentemente en el intervalo de 0,02 a 1,0, mas preferentemente en el intervalo de 0,05 a 0,5, que incluye todos los incrementos dentro de estos intervalos.
Un punto importante es que la tecnica de disposicion multicapa segun la presente invencion permite el uso de pollmeros miscibles, inmiscibles o parcialmente miscibles para lograr una gran diferencia del Indice. Otras tecnicas de fabricacion de lentes GRIN usan tecnicas de difusion para lograr un gradiente del Indice. Asl, los ejemplos en el estado de la tecnica estan limitados a los pequenos gradientes del Indice de 0,01 a 0,03.
Un segundo punto importante es que pueden disenarse lentes multicapa que van a usarse como elementos opticos a lo largo de un amplio intervalo de longitudes de onda de cerca de 40 nm a 1 metro. El intervalo de longitudes de onda especlfico se determina por los componentes polimericos. En una realization de la presente invencion, la estructura de pollmero multicapa presenta una transmision interna superior al 20 %, preferentemente superior al
50 %. Una estructura de material compuesto de pollmero multicapa transparente puede fabricarse con un intervalo de Indices de refraccion por disposicion en capas apropiada de los componentes. Si el espesor de capa de cada capa es suficientemente delgado, el material compuesto se comporta como un medio eficaz. El Indice de refraccion puede disenarse para presentar cualquier valor entre los Indices de los pollmeros componente seleccionando el espesor relativo de las capas de componente. Un material compuesto tal puede prepararse con una transparencia comparable a la de los pollmeros componente.
En una realizacion de la presente invencion, en la que el modulo elastico de los pollmeros componente se diferencia, el Indice de refraccion del material compuesto puede variarse mecanicamente mediante esfuerzos de presion, tension, compresion o cizallamiento o una combination de estos esfuerzos. Como se ha indicado anteriormente, el material compuesto puede fabricarse de manera que uno o ambos de los pollmeros componente sea un elastomero.
Una segunda disposicion en capas de las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa puede dar una hoja GRIN de material compuesto multicapa con un gradiente del Indice de refraccion. Observese que la disposicion en capas es jerarquica, primero los pollmeros componente se disponen en capas en una pellcula de material compuesto de pollmero multicapa y entonces las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa se ensamblan dentro de las hojas GRIN de material compuesto multicapa. La segunda disposicion en capas puede hacerse de manera que la hoja GRIN de material compuesto multicapa resultante tenga un gradiente del Indice en cualquier direction, tal como la direction axial, radial o esferica. El gradiente del Indice puede ser continuo, discreto o escalonado. Pueden lograrse muchos gradientes dentro de los llmites impuestos por el Indice de los pollmeros componente de las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa.
51 el modulo elastico de los pollmeros componente se diferencia, entonces el Indice de refraccion de una o mas de las capas de material compuesto de medio eficaz es variable, con respecto a la otra, mecanicamente mediante esfuerzos de presion, tension, compresion o cizallamiento o una combinacion de estos esfuerzos. Entonces, el gradiente del Indice en el material jerarquicamente en capas tambien puede variarse mediante fuerzas de tension, compresion o cizallamiento. Tambien pueden lograrse cambios del Indice de refraccion y del gradiente del Indice de
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refraccion por cualquier tipo de estlmuio mecanico o electrico, o por imanes unidos a la estructura de material compuesto polimerico multicapa. Los cambios pueden inducirse por efectos electrostaticos o usando pollmeros componente electroactivos o electro-opticos. Esto proporciona a los materiales una gran respuesta electro-optica.
Segun la presente invencion, las hojas GRIN de material compuesto multicapa pueden formarse en cualquier forma deseada que incluye, pero no se limita a, axial, radial o esferica, para formar lentes de diversas formas, tales como planas o esfericas, como se ejemplifica mas adelante.
Lente GRIN axial
En una realizacion que no se encuentra bajo el alcance de la presente invencion, se fabrican lentes GRIN axiales. Para fabricar la lente GRIN, los presentes inventores introducen un segundo nivel de disposicion en capas, produciendo hojas. Los presentes inventores empiezan con un conjunto de estas pellculas de material compuesto de pollmero multicapa fabricado de manera que los valores relativos de di y d2 varlen gradualmente, pero su suma se mantenga constante.
Si se apila un conjunto de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa, la composicion y el gradiente del Indice varla normal a la superficie de la pellcula. Esto produce una hoja con un gradiente del Indice normal al plano de la pellcula. Esto se muestra en la Figura 1. La estructura polimerica multicapa de la presente invencion mostrada en la Figura 1 tiene un gradiente axial. Como el gradiente del Indice depende de la disposicion y el espesor de cada una de las diferentes capas, es posible construir un gradiente del Indice especlfico. Como un ejemplo, la estructura polimerica multicapa mostrada en la Figura 1 se fabrico con un gradiente lineal, un gradiente en forma de V y un gradiente parabolico.
La estructura polimerica multicapa en la Figura 1 puede usarse para fabricar una lente con un gradiente del Indice axial. Un ejemplo se muestra en la Figura 2. En la Figura 2, dos hojas GRIN de material compuesto multicapa representadas en la Figura 1 se combinan para formar una pila axial simetrica y entonces se cortan en rebanadas para formar lentes axiales. Las lentes de gradiente axial son utiles en dispositivos opticos para controlar las aberraciones. Esto es un metodo eficiente y economico para fabricar una lente tal.
Lente GRIN radial
En otra realizacion segun la presente invencion, se fabrican lentes GRIN radiales. La tecnica de disposicion en capas que permite la formation de la lente de gradiente axial puede extenderse para formar una lente radial. Combinando dos hojas mostradas en la Figura 1, los presentes inventores pueden formar la pila de material compuesto multicapa mostrada en la Figura 3.
Como se entiende por aquellos expertos en la materia, el espesor de la lente radial, y as! el punto focal, puede variarse. Por consiguiente, el termino "radial", como se usa en la presente solicitud, incluye lentes cillndricas con una distribucion radial predeterminada.
El Indice de la varilla central se elige para casi coincidir con el primer pollmero multicapa. La pila de la Figura 3, con una variation en la composicion, y por tanto, del Indice, correspondiente a la variation del Indice deseada, se envuelve concentricamente alrededor de la varilla. El corte en rebanadas de la varilla en secciones da lentes planas de Indice en gradiente radiales.
Al igual que con la lente de gradiente axial, se fabrica una lente con gradiente radial. La tecnica puede usarse para fabricar una variedad mas amplia de disenos de gradiente que es posible usando las tecnicas de difusion o de polimerizacion variable que actualmente se usan para fabricar lentes GRIN. Es un metodo eficiente y posiblemente economico para fabricar lentes GRIN en grandes cantidades.
Lente GRIN esferica
En otra realizacion de la presente invencion se fabrica una lente GRIN esferica, que comprende estructura de material compuesto de pollmero multicapa como se muestra en la Figura 4. Es la forma de una lente normal con gradiente, en la que las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa estan apiladas en una forma esferica, como una cebolla, como se muestra en la Figura 4. La lente esferica de la presente invencion presenta campo de vision mas amplio, sin aberration, y tiene longitudes de onda mas cortas o mas largas que las lentes convencionales fabricadas con materiales que no tienen gradiente del Indice. En un gradiente esferico, el perfil del Indice varla continuamente a lo largo de cualquier direction desde un punto dentro de la lente de tal forma que las superficies de Indice constante sean esferas concentricas, como una cebolla. Se presenta adicionalmente que la fabrication de lentes esfericas no puede lograrse con las tecnicas previamente descritas en la materia.
Cualquiera de las lentes anteriormente formadas puede ser tanto deformable como no deformable, y cuando son deformables, pueden ser tanto reversiblemente deformables como irreversiblemente deformables. Por consiguiente, usando tecnologla de pollmeros multicapa, los presentes inventores tambien pueden fabricar una lente en la que el
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gradiente puede variarse dinamicamente y reversiblemente. Esto se lleva a cabo, en una realizacion preferida de la presente invencion, usando materiales polimericos multicapa dinamicamente variables como capas individuales en las Figuras 1-4. Los materiales polimericos que constituyen las capas mostradas en las Figuras 1-4 pueden fabricarse de manera que los modulos elasticos, ademas del Indice de refraccion de las capas de pollmero que se alternan, sean diferentes. En estos materiales, el esfuerzo aplicado, tal como el esfuerzo de presion, tension, compresion o cizallamiento, o una combinacion de estos esfuerzos, cambia el espesor de capa relativo y, por lo tanto, el gradiente en la lente. La disposicion en capas de tales pollmeros para formar una estructura de pollmero multicapa jerarquica mostrada en las Figuras 1-4 dara una lente GRIN axial, radial o esferica variable.
La sensibilidad del Indice al esfuerzo puede variarse por la eleccion de los pollmeros componente y su espesor inicial relativo. Asl, es posible fabricar una lente de gradiente variable en la que pueda especificarse tanto el gradiente inicial como la variabilidad del gradiente con esfuerzo.
Las ventajas de la presente invencion incluyen:
El gradiente del Indice en el material de la lente puede ser de hasta 0,5 o mayor. Esto hace posible la fabricacion de lentes tan delgadas como 25 pm (1 milesima de pulgada) o menos con longitudes focales relativamente cortas.
En la tecnica segun la presente invencion, puede lograrse un gradiente del Indice mucho mayor que en otras tecnicas de fabricacion GRIN. Puede usarse una variedad mas amplia de pollmeros componente. El unico requisito es que sean materiales polimericos, preferentemente materiales polimericos termoplasticos. Esto nos permite elegir pollmeros componente con un amplio intervalo de Indices de refraccion. El maximo gradiente del Indice que puede lograrse en la lente viene dado por la diferencia entre los Indices de los pollmeros componentes.
El gradiente del Indice puede definirse para ser continuo, discreto o escalonado en cualquiera de la direccion axial, radial o esferica. El gradiente del Indice no necesita ser monotonico. En tecnicas de fabricacion previas para materiales de gradiente del Indice, el gradiente fue normalmente continuo y monotonico. El control adicional sobre la naturaleza del gradiente del Indice hace posible muchos mas disenos de lentes GRIN con, por ejemplo, correcciones de la aberracion, puntos bifocales y multifocales, y campo de vision mas amplio.
Puede lograrse una gran variacion en el gradiente del Indice de refraccion. Ademas, puede lograrse una variation reversible dinamica en el gradiente del Indice de refraccion. Es factible un Indice variable de 0,01 a 0,5 y es posible un valor que se aproxima a 1. Como el gradiente del Indice puede variarse dinamicamente, puede variarse la longitud focal de las lentes GRIN fabricadas a partir de estos materiales. Esto hace posible la construction de lentes de longitud focal variable y lentes de zoom sin partes moviles.
Los materiales de la lente son baratos y pueden producirse como grandes hojas de material. Un punto importante es que la tecnica de disposicion multicapa permite el uso de pollmeros inmiscibles, miscibles o parcialmente miscibles para lograr una gran diferencia del Indice. Tecnicas de fabricacion de lentes GRIN previas usaron principalmente tecnicas de difusion para lograr un gradiente del Indice. Funcionan solo para pollmeros completamente miscibles.
A diferencia de los metodos del estado de la tecnica de fabricacion de una lente, segun la presente invencion, es posible preparar lentes con gradientes del Indice mucho mas grandes. Esto permite la preparation de una variedad mas amplia de lentes. Permite tanto lentes de peso ligero delgadas como gruesas. Por tanto, no hay llmite practico al diametro de la lente. El diametro segun la presente invencion puede ser de 0,1 pm a muchos metros. Esto significa que pueden fabricarse lentes GRIN rapidamente grandes con un pequeno numero f y una capacidad de reunir luz mucho mejor.
Ademas, los gradientes del Indice en las estructuras segun la presente invencion pueden definirse facilmente durante la fabricacion. Esto significa que son posibles lentes mas complejas con mejor correction de la aberracion.
Habiendo descrito generalmente la presente invencion, puede obtenerse un entendimiento adicional por referencia a ciertos ejemplos especlficos que se proporcionan en el presente documento para fines de ilustracion solo y que no pretenden ser limitantes, a menos que se especifique de otro modo.
Ejemplos
Se fabrico un conjunto de lentes de pollmero de material compuesto multicapa jerarquico GRIN, segun los procesos escalonados tratados anteriormente, usando un material compuesto de policarbonato (PC) y poli(metacrilato de metilo) (PMMA).
Las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa iniciales se ilustran en la Figura 5. Comprenden 2.048 nanocapas que se alternan de los pollmeros componente PC y PMMA con un espesor total de 50 pm (2 milesimas de pulgada) y 100 pm (4 milesimas de pulgada). Tambien se muestra una imagen del microscopio de fuerza atomica (AFM) del material con capas de espesor iguales, marcada la muestra 50/50 de PC/PMMA. El espesor de capas individuales para la pellcula de 50/50 de PC/PMMA es 25 nm en la pellcula de 50 pm y 50 nm en la pellcula de 100
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Se fabrico un conjunto de 19 pellculas diferentes con espesor de capa relativo diferente, pero el mismo espesor global. La relacion del espesor de capa de policarbonato con respecto al de PMMA vario de 95/5 a 5/95 para dar un conjunto de pellculas de material compuesto de pollmero multicapa con diferentes Indices de refraccion. Estas pellculas de material compuesto de pollmero multicapa se ilustran en la Figura 6. Si estan incluidas pellculas puras de PC y PMMA, esto da un conjunto de 21 pellculas de material compuesto de pollmero multicapa con Indices de refraccion entre 1,49 y 1,59. Estas se obtienen variando sistematicamente el contenido de PC y PMMA. La Figura 7 muestra el Indice de refraccion medido en funcion de la fraccion del espesor total constituido de policarbonato. El Indice de refraccion de las pellculas varla linealmente con el contenido de policarbonato como era de esperar.
La fabricacion de una hoja GRIN de material compuesto multicapa jerarquico a partir de estas pellculas se logra apilando las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa como se ilustra en la Figura 8. En el ejemplo mostrado en la Figura 8, se apilaron 363 pellculas de PC/PMMA multicapa y se unieron para dar una hoja con una variacion del Indice a traves del bloque. La variacion del Indice en funcion de la distancia, d, a traves de esta preforma de pollmero se determina por la distribution predefinida del Indice de refraccion en la hoja GRIN de material compuesto multicapa.
La lente GRIN de material compuesto multicapa jerarquico se fabrica cortando en rebanadas este bloque de pollmero a traves de las capas, perpendicular a la direction de apilamiento, como se muestra.
La Figura 9 ilustra los parametros de fabricacion de una lente GRIN axial de material compuesto multicapa jerarquico que se fabrico. Esta es una lente de enfoque. Se usaron diecinueve pellculas de material compuesto de pollmero multicapa de PC/PMMA diferentes. El Indice de refraccion de la in pellcula, ni, se muestra en la Figura 7. En el caso mostrado en la Figura 9, se apilaron un total de 308 pellculas de material compuesto de pollmero multicapa, cada una de 50 jm de espesor. Esto da un total de 630.784 nanocapas en la lente de enfoque axial. Las pellculas se apilaron como se indica para dar una variacion cuadratica en el Indice a traves del pollmero resultante. El gradiente de diseno fue:
n(d)=no(1 - 0,0013 d2)
en la que d es la distancia a traves del pollmero y n0=1.576. El Indice de refraccion de la preforma se midio en funcion de d a traves de la hoja. El Indice real en funcion de d esta muy proximo al calculado a partir de la ecuacion anterior, como se muestra en la Figura 10.
En la lente GRIN de material compuesto multicapa jerarquico descrita en las Figuras 8 y 9, el gradiente del Indice es en una direccion. Las propiedades de enfoque esperadas se ilustran en la Figura 11. Las propiedades de enfoque observadas se muestran en la Figura 12.
Se han fabricado varias otras lentes GRIN de material compuesto multicapa jerarquico con grandes gradientes del Indice. El diseno de una de estas se muestra en la Figura 13. La Figura 13 muestra una lente GRIN de material compuesto multicapa jerarquico con un Indice que aumenta desde el centro hasta el borde. El Indice medido en funcion de la distancia del centro del pollmero fabricado con esta estructura de capa se muestra en la Figura 14. Se ajusta a la ecuacion:
n(d)=no(1 - 0,0015 d2)
en la que, en este caso, no=1.495. Una lente fabricada con esta distribucion del Indice tendra propiedades de enfoque como las de una lente concava o cillndrica de desenfoque convencional. Las propiedades de enfoque observadas se muestran en la Figura 15. Experimentalmente, esto demuestra un sistema GRIN de material compuesto multicapa jerarquico que se comporta como una lente cillndrica de desenfoque. Otro gradiente del Indice del pollmero de material compuesto multicapa jerarquico que se fabrico se muestra en la Figura 16.
Este ejemplo tiene un gradiente asimetrico. Es util en la fabricacion de una lente GRIN de material compuesto multicapa jerarquico con simetrla cillndrica. La fabricacion de un pollmero de material compuesto multicapa jerarquico cillndricamente simetrico tal se muestra en la Figura 17. El gradiente del Indice puede fabricarse de manera que tanto aumente como disminuya radialmente hacia afuera desde el centro hasta el borde. Las lentes GRIN de material compuesto multicapa jerarquico correspondientes pueden fabricarse para tener tanto propiedades de enfoque como de desenfoque segun se desee. Se fabrico una lente de enfoque con este diseno y los presentes inventores demostraron que se comporta como una lente convexa o de enfoque convencional. El diseno mostrado, con un orificio en el centro, tambien puede funcionar de preforma para un tubo luminoso gula de ondas.
En resumen, los presentes inventores han fabricado pellculas de material compuesto de pollmero multicapa; las pellculas de material compuesto de pollmero multicapa se apilaron para formar hojas GRIN de material compuesto multicapa; a partir de las hojas GRIN de material compuesto multicapa se formaron tres tipos de lentes: axiales, radiales y esfericas.
Obviamente, son posibles numerosas modificaciones y variaciones de la presente invencion en vista de las ensenanzas anteriores. Por tanto, debe entenderse que dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, la invencion puede ponerse en practica de otro modo distinto al especlficamente descrito en el presente documento.
Claims (30)
- 5101520253035404550556065Reivindicaciones1. Una lente GRIN esferica o radial que comprende una hoja GRIN de material compuesto multicapa;en la que dicha hoja de material compuesto multicapa comprende una pluralidad de al menos dos pellculas de material compuesto de pollmero multicapa;en la que cada una de dichas pellculas de material compuesto de pollmero multicapa comprende una pluralidad de al menos dos capas alternas (A) y (B) representadas por la formula (AB)x, en la que x = 2n, y n esta en el intervalo de 4 a 18;en la que pellculas de pollmero de material compuesto multicapa adyacentes se eligen para presentar progresivamente diferentes Indices de refraccion que alteran el espesor relativo de las capas (A) y (B); en la que la capa (A) comprende el componente (a) y la capa (B) comprende el componente (b); en la que dichos componentes (a) y (b) presentan un Indice de refraccion diferente;en la que en el caso de una lente GRIN esferica las pellculas de material compuesto multicapa estan apiladas en una forma esferica; yen la que en el caso de una lente GRIN radial la lente GRIN radial se obtiene envolviendo la hoja de material compuesto multicapa concentricamente alrededor de una varilla, teniendo la varilla un Indice de refraccion que coincide sustancialmente con el Indice de refraccion de la pellcula de pollmero multicapa adyacente a la varilla.
- 2. La lente de la reivindicacion 1, en la que dichos componentes (a) y (b) estan seleccionados del grupo que consiste en un material polimerico, un pollmero de material compuesto y una mezcla de pollmeros.
- 3. La lente de la reivindicacion 2, en la que dicho material polimerico esta seleccionado del grupo que consiste en un material vltreo, un material cristalino y un material elastomerico.
- 4. La lente de la reivindicacion 1, en la que dichas capas tienen un espesor de 5 nm a 1.000 pm.
- 5. La lente de la reivindicacion 1, en la que dicha pellcula de pollmero de material compuesto multicapa comprende al menos 10 capas alternas.
- 6. La lente de la reivindicacion 1, en la que dicha pellcula de pollmero de material compuesto multicapa comprende en el intervalo de 50 a 500.000 capas alternas.
- 7. La lente de la reivindicacion 1, en la que dicha hoja GRIN de material compuesto multicapa comprende de 5 a
- 100.000 pellculas de material compuesto de pollmero multicapa.
- 8. La lente de la reivindicacion 1, en la que dicha hoja GRIN de material compuesto multicapa comprende de 20 a
- 10.000 pellculas de material compuesto de pollmero multicapa.
- 9. La lente de la reivindicacion 1, en la que los componentes (a) y (b) son qulmicamente los mismos materiales.
- 10. Una lente GRIN esferica o radial que comprende una estructura de material compuesto multicapa;en la que dicha estructura de material compuesto multicapa comprende una pluralidad de al menos dos pellculas de material compuesto de pollmero multicapa;en la que cada una de dichas pellculas de material compuesto de pollmero multicapa comprende una pluralidad de al menos tres capas alternas (A), (B) y (C) representadas por la formula (ABC)x, en la que x = 2n, y n esta en el intervalo de 4 a 18;en la que las pellculas de pollmero de material compuesto multicapa adyacentes se eligen para presentar progresivamente diferentes Indices de refraccion que alteran el espesor relativo de las capas (A) y (B); en la que la capa (A) comprende el componente (a), la capa (B) comprende el componente (b) y la capa (C) comprende el componente (c);en la que dichos componentes (a), (b) y (c) presentan un Indice de refraccion diferenteen la que en el caso de una lente GRIN esferica las pellculas de material compuesto multicapa estan apiladas en una forma esferica; yen la que en el caso de una lente GRIN radial la lente GRIN radial se obtiene envolviendo la hoja de material compuesto multicapa concentricamente alrededor de una varilla, teniendo la varilla un Indice de refraccion que coincide sustancialmente con el Indice de refraccion de la pellcula de pollmero multicapa adyacente a la varilla.
- 11. La lente de la reivindicacion 2, en la que dicho material polimerico esta seleccionado del grupo que consiste en un poli(naftalato de etileno), un isomero del mismo , un poli(tereftalato de alquileno), una poliimida, una polieterimida, un pollmero estirenico, un policarbonato, un poli(met)acrilato, un derivado de celulosa, un pollmero de polialquileno, un pollmero fluorado, un pollmero clorado, una polisulfona, una polietersulfona, poliacrilonitrilo, una poliamida, poli(acetato de vinilo), una polieter-amida, un copollmero de estireno-acrilonitrilo, un copollmero de estireno-etileno, poli(tereftalato de etileno-1,4-ciclohexilendimetileno), un caucho acrllico, isopreno, isobutileno-isopreno, caucho de butadieno, butadieno-estireno-vinilpiridina, caucho butllico, polietileno, cloropreno, caucho de epiclorhidrina, etileno- propileno, etileno-propileno-dieno, nitrilo-butadieno, poliisopreno, caucho de silicona, estireno-butadieno y caucho de uretano.5101520253035404550556065
- 12. La lente de la reivindicacion 2, en la que dicho material polimerico esta seleccionado del grupo que consiste en un copolimero de bloque y de injerto.
- 13. La lente de la reivindicacion 1, en la que dichas capas comprenden ademas un material organico o inorganico disenado para afectar el indice de refraccion.
- 14. La lente de la reivindicacion 1, en la que dichos componentes (a) y (b) son materiales polimericos miscibles, inmiscibles o parcialmente miscibles.
- 15. Un metodo de fabricacion de la lente de la reivindicacion 1, que comprende fabricar la hoja GRIN de material compuesto multicapa formando un conjunto de peliculas de material compuesto de polimero multicapa comprendidas de capas alternas (A) y (B); co-extruir dichas peliculas en una hoja GRIN de material compuesto multicapa; y formar la lente de indice en gradiente por corte en rebanadas y moldeo de las hojas GRIN de material compuesto multicapa.
- 16. El metodo de la reivindicacion 15, en el que dicha hoja GRIN de material compuesto multicapa presenta una transmision interna superior al 20 %.
- 17. El metodo de la reivindicacion 15, en el que dicha hoja GRIN de material compuesto multicapa presenta una transmision interna superior al 50 %.
- 18. El metodo de la reivindicacion 15, en el que el indice de refraccion de dicha hoja GRIN de material compuesto multicapa se varia mecanicamente por presion, tension, compresion, cizallamiento o una combinacion de estos esfuerzos.
- 19. El metodo de la reivindicacion 15, en el que dicha hoja GRIN de material compuesto multicapa comprende 5 a
- 100.000 peliculas de material compuesto de polimero multicapa.
- 20. El metodo de la reivindicacion 15, en el que dicha hoja GRIN de material compuesto multicapa comprende 20 a
- 10.000 peliculas de material compuesto de polimero multicapa.
- 21. El metodo de la reivindicacion 15, en el que dicha hoja GRIN de material compuesto multicapa tiene un espesor global que oscila de 10 nm a 10 cm.
- 22. El metodo de la reivindicacion 15, en el que dicha hoja GRIN de material compuesto multicapa tiene un espesor global que oscila de 25 mm a 3 cm.
- 23. El metodo de la reivindicacion 15, en el que dicha pelicula u hoja GRIN de material compuesto de polimero multicapa de material compuesto multicapa esta orientada.
- 24. La lente de la reivindicacion 1, en la que dicha hoja de material compuesto es reversiblemente deformable.
- 25. La lente de la reivindicacion 10, en la que dicha estructura de material compuesto es reversiblemente deformable.
- 26. Un metodo de fabricacion de la lente GRIN radial de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y 11 a 14, que comprende fabricar la hoja GRIN de material compuesto multicapa formando un conjunto de peliculas de material compuesto de polimero multicapa compuestas de capas alternas (A) y (B); co-extruir dichas peliculas en una hoja GRIN de material compuesto multicapa; y formar la lente de indice en gradiente que tiene una simetria cilindrica por corte en rebanadas y moldeo de la hojas GRIN de material compuesto multicapa.
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Families Citing this family (54)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7317579B2 (en) * | 2005-08-11 | 2008-01-08 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus providing graded-index microlenses |
WO2007145885A2 (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-21 | Dow Corning Corporation | Ductile multilayer silicone resin films |
US7478654B2 (en) * | 2006-08-17 | 2009-01-20 | Veyance Technologies, Inc. | Hose |
US7740354B2 (en) | 2006-10-25 | 2010-06-22 | Volk Donald A | Multi-layered gradient index progressive lens |
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US7724439B2 (en) * | 2007-10-24 | 2010-05-25 | Aptina Imaging Corporation | Lens, a lens array and imaging device and system having a lens, and method of forming the same |
DE102007060767A1 (de) * | 2007-12-17 | 2009-06-25 | Sick Ag | Optisches Element |
CA2923361C (en) | 2008-08-11 | 2018-10-09 | Greenhill Antiballistics Corporation | Composite material |
US10549504B2 (en) * | 2008-12-05 | 2020-02-04 | Case Western Reserve University | Confined crystallization multilayer films |
WO2011019408A1 (en) | 2009-08-14 | 2011-02-17 | Milliken & Company | Multilayer composite useful as a polymer additive |
JPWO2011125999A1 (ja) * | 2010-04-07 | 2013-07-11 | コニカミノルタ株式会社 | 撮像レンズ、撮像装置及び携帯端末 |
EP2614390A2 (en) * | 2010-09-07 | 2013-07-17 | The Trustees of Columbia University in the City of New York | Spherical gradient index (grin) lenses and their uses in solar concentration |
US9435918B2 (en) | 2010-10-18 | 2016-09-06 | Case Western Reserve University | Aspherical grin lens |
JP6038798B2 (ja) | 2010-10-18 | 2016-12-07 | グリーンヒル・アンチバリスティクス・コーポレーション | 勾配ナノ粒子−炭素同素体−ポリマー複合材料 |
KR101819561B1 (ko) * | 2010-10-18 | 2018-01-17 | 케이스 웨스턴 리저브 유니버시티 | 비구면 grin 렌즈 |
US10689284B2 (en) | 2011-02-11 | 2020-06-23 | The Government Of The United States, As Represented By The Secretary Of The Navy | Infrared (IR) transmitting graded index (GRIN) optical elements and method for making same |
GB2488979A (en) * | 2011-03-07 | 2012-09-19 | Sharp Kk | Switchable Optics with GRIN lenses formed in liquid crystal layer |
CN102769208B (zh) * | 2011-05-03 | 2014-10-29 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 梯度折射率介质透镜及梯度折射率介质透镜天线 |
KR20120128985A (ko) * | 2011-05-18 | 2012-11-28 | 엘지이노텍 주식회사 | 굴절률 변화 렌즈 및 그를 이용한 카메라 모듈 |
US8659834B2 (en) | 2011-06-29 | 2014-02-25 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Achromatic gradient index singlet lens |
US8625937B2 (en) * | 2011-06-30 | 2014-01-07 | Intel Corporation | Multimode optical coupler |
US8902508B2 (en) | 2012-01-27 | 2014-12-02 | Case Western Reserve University | Consolidated multilayered gradient refractive index optical materials |
TWI449960B (zh) * | 2012-06-11 | 2014-08-21 | Univ Nat Taiwan | 解析透鏡組 |
US9954643B2 (en) | 2012-06-22 | 2018-04-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Communication system with repeat-response combining mechanism and method of operation thereof |
EP2877344B1 (en) * | 2012-07-27 | 2019-07-03 | Arkema France | Multilayer structures containing biopolymers |
US10133039B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-11-20 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Gradient index infrared transmitting optics and method for making same |
US9981459B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-05-29 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Layered infrared transmitting optical elements and method for making same |
US9829663B2 (en) | 2014-02-25 | 2017-11-28 | Empire Technology Development Llc | Silicon chip with refractive index gradient for optical communication |
US11465375B2 (en) * | 2015-12-15 | 2022-10-11 | Vadient Optics, Llc | Nanocomposite refractive index gradient variable focus optic |
WO2018022051A1 (en) * | 2016-07-28 | 2018-02-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Optically active material sets |
WO2017188963A1 (en) | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | 3-dimensional printed parts |
JP6845864B2 (ja) * | 2016-04-28 | 2021-03-24 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. | 3次元印刷 |
BR112018015592A2 (pt) | 2016-04-28 | 2018-12-26 | Hewlett Packard Development Co | conjuntos de material fotoluminescente |
US20180093418A1 (en) | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Velo3D, Inc. | Three-dimensional objects and their formation |
EP3526631A4 (en) * | 2016-10-14 | 2020-06-17 | The Government of the United States of America, as represented by the Secretary of the Navy | INDEPENDENT INDEX AND DISPERSION CONTROL IN OPTICAL INDEX GRADIENT ELEMENTS |
FR3069070A1 (fr) * | 2017-07-17 | 2019-01-18 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de focalisation optique a pseudo-gradient d'indice |
US11041951B2 (en) | 2018-02-22 | 2021-06-22 | Sound Technology Inc. | Ultrasound imaging probe with a gradient refractive index lens |
CN108169884B (zh) * | 2018-02-26 | 2024-01-30 | 南京恒晓光电科技有限公司 | 一种便携式光学显微镜 |
CN110346933A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-10-18 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光学透镜模组和虚拟现实设备 |
US11233189B2 (en) * | 2018-12-11 | 2022-01-25 | Facebook Technologies, Llc | Nanovoided tunable birefringence |
WO2020159909A1 (en) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | Edmund Optics, Inc. | Optical elements with gradient refractive index and optical systems including such optical elements |
CA3148849A1 (en) | 2019-07-26 | 2021-02-04 | Velo3D, Inc. | Quality assurance in formation of three-dimensional objects |
GB201911130D0 (en) * | 2019-08-05 | 2019-09-18 | Qinetiq Ltd | MAterials and methods |
US11940634B2 (en) * | 2019-09-03 | 2024-03-26 | National Research Council Of Canada | 3D printed antenna |
DE102019125374A1 (de) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Hochschule Rhein-Waal | Gradientenindexlinse und Verfahren zum Herstellen einer Gradientenindexlinse |
US11746254B2 (en) | 2019-11-19 | 2023-09-05 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Tunable refractive index polymers |
US20230273459A1 (en) * | 2020-07-20 | 2023-08-31 | Gradient Index Optical Inc. | Laminated graded index eyeglass lenses |
CN114315105B (zh) * | 2021-12-13 | 2023-06-27 | 宁波大学 | 一种硫系玻璃红外梯度折射率光学镜片的制备方法 |
CA3240983A1 (en) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | Paul Chamberlain | Methods of manufacturing an ophthalmic lens including asymmetric gradient index optical elements |
WO2024102024A1 (en) * | 2022-11-12 | 2024-05-16 | Xpanceo Research On Natural Science L.L.C. | Wearable optical device and method of producing an optical composite material for such device |
WO2024123211A1 (en) | 2022-12-07 | 2024-06-13 | Xpanceo Research On Natural Science L.L.C. | Porous material producing method,contact lens containing said material, and porous material with gradient refractive index |
WO2024159199A1 (en) * | 2023-01-27 | 2024-08-02 | Langhe Deepak | System and method for manufacturing gradient material structures, such as gradient refractive index materials |
WO2024163355A1 (en) * | 2023-01-30 | 2024-08-08 | Vadient Optics, Llc | Anamorphic gradient-index microlenses for coupling with photonic integrated circuits & three-dimensional gradient index (grin) microlens arrays for light-field and holographic imaging and displays |
EP4434736A1 (en) | 2023-03-24 | 2024-09-25 | Peak Nano Optics Llc | Manufacturing process of gradient index lenses |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4460585A (en) | 1981-07-06 | 1984-07-17 | William H. Rorer, Inc. | 1-Aryl-4-hydrazinyl-s-triazin-2-ones |
US4640585A (en) * | 1983-04-28 | 1987-02-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor thin film lens |
JPS60216301A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-29 | Canon Inc | 半導体薄膜レンズ |
DE3329510A1 (de) * | 1983-08-16 | 1985-02-28 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Verfahren zur herstellung eines lichtbeugenden bauelementes |
JPS61132537A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-20 | Hoya Corp | 眼鏡用レンズ及びその製造方法 |
US4956000A (en) * | 1989-06-28 | 1990-09-11 | Reeber Robert R | Gradient lens fabrication |
US5044737A (en) * | 1989-07-13 | 1991-09-03 | Isotec Partners, Limited | Double axial gradient lens and process for fabrication thereof |
US5541774A (en) * | 1995-02-27 | 1996-07-30 | Blankenbecler; Richard | Segmented axial gradient lens |
US5689374A (en) * | 1995-03-08 | 1997-11-18 | Lightpath Technologies, Inc. | GRIN lens and method of manufacturing |
US5861934A (en) * | 1996-05-06 | 1999-01-19 | Innotech, Inc. | Refractive index gradient lens |
WO2002057812A2 (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-25 | Neophotonics Corporation | Optical materials with selected index-of-refraction |
DE59813644D1 (de) | 1997-09-05 | 2006-08-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Immersionssystem |
JP3485260B2 (ja) | 2000-06-30 | 2004-01-13 | 日本電信電話株式会社 | 分布反射光導波路及びこれを含む光素子 |
US6606199B2 (en) * | 2001-10-10 | 2003-08-12 | Honeywell International Inc. | Graded thickness optical element and method of manufacture therefor |
US7303339B2 (en) * | 2002-08-28 | 2007-12-04 | Phosistor Technologies, Inc. | Optical beam transformer module for light coupling between a fiber array and a photonic chip and the method of making the same |
-
2004
- 2004-09-16 CN CNB2004800330010A patent/CN100507628C/zh not_active Expired - Lifetime
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