TW552432B - Optical element - Google Patents

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五、發明說明（1) 本發明係關於一福M * 射工程之領域中成f用於光學通訊、光學測量及雷 之先予π件的材料。 近年來可看ξ丨丨4,丨m山 技術的顯著發展。因此進3:訊系統及先進雷射之光學 件之精確度及性能八^，用於此等領域中之光學元 可依據應用最重要的材料。玻璃可具有 玻璃需具有穩定性以；；；透=成：；：：種用途用之 有不良的耐水性或不足夠:;熱=成物對於特定的應用具 - ΐ ί Ϊ料所需之特性包括對溫度的穩定'丨生。對溫产的薅 疋，思谓特性不隨溫度改變而變化。換古 ,^ ^ , 並二始終具有對於温度改變的穩定特性：’，，、、、'丨玻璃 當溫度改變時，光學材料不僅折射率會發生變化， 長f亦會發生變化，且此兩變化共同導致光學路徑長度的 ，變。根據Izumiya Tetsuro，Kogaku Glass(光學玻又 璃），Ky0ritsu Syuppan ( 1 984 )，在熱膨脹係數心與折 射率na之溫度τ相關性之間的關係係由方程式（〗）所a表示， 其中將隨熱膨脹而改變之空間的光學路徑長度列入考Χ慮· dna/dT + (na-l)aa = 0 …（1) . 在將對溫度具有不穩定光學特性之材料使用作為光學元 件’例如’雷射之介質時，光束模式將會改變。在應用至 \\312\2d-code\90-02\89124010.ptd 552432 五、發明說明（2) 在干涉儀中之供井風 長度將會微細地改=徑長度控制用之稜鏡時，光學路徑 之情況中，光學路=。根據Kogaku Glass ’在LSG91H玻璃 l〇-6/°C。此一光^長度S之溫度係數，ds/dT，為6x 儀中造成明顯的不路經長度的溫度相關變化尤其於干涉 (athermal)玻璃的^疋性。已發展出一種稱為涼泉 度隨溫度的變化接】=於消除前述的缺點，其光學路徑長 由於必須選擇泠二 ，凉泉玻璃最终包^璃的組成成份，使滿足方程式⑴ % 具有不良的财水性：加量的磷酸、硼酸等等’因此，其 外，組成物有限，而:、對範圍寬廣的應用會有問題。此 率。 而很難控制玻璃之物性特性，諸如折射 签3 Ϊ，，Ϊ 牛最近展現關於發展光學通訊之功能的顯 ί i ΐ二i八' 光學波長分割多工（wdm)通訊系統獲得應 、由iϋ Γ里之成長需求的重要性。不像每根光纖傳輸一個 f長 >，例如1 55 0毫微米之習知的單路（single-channel )光 :f系統’ WDM系統可同時傳輸不同的波長，以提高傳 輸容量。分別具有均等隔開1 · 6毫微米或〇· 8毫微米之波峰 波長的8路系統及1 6路系統已經實際使用。路數有增加的 傾向、，即波長之間的間隔將減小。在WDM系統中，此種將 不同波長之光學信號結合（多工）或將光學信號分割成不同 波長（多工解訊）之功能相當重要。為分割波長，利用光的 繞射效應或干涉效應。 光纖布拉袼（Bragg)光柵係供波長分割用之一代表性元

552432 五、發明說明（3) "" - 件。如圖4所^使具有包覆層14及含Si〇^Ge〇2之核心u · ^光纖照射具有週期強度分佈之紫外光15(例如，具有248 笔微米波長之準分子（excimer)雷射光束），而在核心13中一 =期地形成高折射率部分19及低折射率部分，其作為光纖 1拉格光柵11用。可利用相移光罩16等等發展週期光強度 刀佈，並使繞射光束1 7及1 8彼此干涉。光纖布拉格光柵j j 在WDM通訊系統中扮演作為多工解訊元件的重要角色，其 可僅反射及分離期望的波長。 可經由週期地形成高折射率部分及低折射率部分而將此 一布拉格光栅不僅形成於光纖内，並且形成於平面元件， 諸如感光性聚合物薄膜等等内，其可應用作為多工解訊元 件或濾波器。 此外’在光學通訊技術中亦使用利用通過雙隙（two-split) 光學路 徑之光 束之干 涉作用 的系統 ，諸 如光 纖型的 馬赫-簡得（Mach-Zehnder)干涉元件，如說明於光波技術 期刊（J· Lightwave Technology)，第16 卷，265 頁 ,(1 9 9 8 )’及光學波導型的馬赫—簡得干涉元件，如說明於 同書，第17卷，771頁（1999)、 此等光學元件之折射率及物理長度隨溫度改變而變化。 此兩變化共同導致光學長度的改變，其將造成，例如，前 述之光纖布拉格繞射光柵的反射波長自設定值偏移。比方 說，光波技術期刊，第14卷，58頁（ 1 9 9 6 )報告在氧化石夕光 纖中由於溫度改變所致之波長變化為約0 · 0 1毫微米/^。 換言之，如溫度自-20 °C改變至80 °C，則反射波長向較長 c

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以432 五、發明說明（4) 皮長側移動約1耄微米。此一 * 統中之波長間隔，此係合使丰^夕旯度超過前述WDM通訊系 纖布拉格繞射光栅係一單一的;2法：作的嚴重問題。光 會產生類似的問題。 3例子，在其他的光學元件中 ^~懇之概；求 本發明之—目的為提供一 抑制變化’因此，可鹿用5々頌現先子長度隨溫度改變之 訊之光學元件。 〜 各種光學系統包括光學WDM通 刖述的問題係經由組成第一 複合物之光學元件之光學；4匕；：之現合物或 如第-材料之折射率二！ ί具有相反的符號。（換言之， 反之亦然〇此材料勺把皿古 為正’則第二材料為負， 複合物。 科^括纟機材料及無機#料之混合物或 之包含*氣及ί:70件可包括固體材料及在其光學路徑中 2二之其中一者的空間(第-具體例），或； :來說，於:組成（第二具體例）。在第二具體例中，舉 光的功处Γ、彳2的内部完成選擇性地反射具有特定波長之 將央與此彳/ 0，波導型繞射光柵）。在第一具體例中，可 二具：：中用Γ雷射之介質、透鏡、稜鏡或分光器。在第 、厂二’中’可將光學元件用於繞射光柵（波導型）、干泮 濾波光子晶體（photon i c crys ta 1 )、標準量具 (etalon)或光學波導。 ’、 發明__之 第7頁 m C:\2D-C0DE\90-02\89124010.ptd 552432 五、發明說明（5) 此處所使用之術語「混合物倍 機化合物及無機化合物的組合。和僅經由攪拌而得之有 此處所使用之術語「複合物」係音 鍵或配位鍵而彼此化學鍵結之有媸二曰、、二由，例如’共價 合。 有钱成份及無機成份的組 在第一具體例中，混合物或複合物 (莫耳分率）為2至10莫耳百分比較佳。之有枝材料的比例 在第一具體例中，混合物或稽人 (莫耳分率）為約15莫耳百分比至2口5 J 3機材料的比例 在本發明中所使用之術語「莫耳百为比較佳。 成份或無機成份之原子數目的比，二二」係指示構成有機 係定義如下。 的比’此有機成份及無機成份 無機成份之濃度係以金屬元素（例如，&、

Al、Zn、In、Sn等等）及與其鍵处 1 Γ 有機成份之濃度係以除以上元;之外 C、H、C1、F、Br、工、〇等等）的數目定義。U如， ΐ不將在混料時存在，但會分解或揮發的成 伤计异在内。將殘留於終材料中的成份 ^ 說，使用作為溶劑之乙醇及於？ t _rr在内舉例來 如其揮發，則不計算^及於Sl-Qq水解時產生之c2h5〇h 在本發明，將存在於無機化合物巾 p=内、其舉例來說，3-Si中之CH3基團、Pt_Sl十二在有 成(份本基）基團、及㈣H'Sl中之c㈣基團皆計算為有機 第8頁 C:\2D-CODE\90-02\89124010.ptd 五、發明說明（6) 在本發明，有機化合物 酸鹽外之所有碳化人物，專料匕括除碳氧化物及金屬碳 可聚合基團，諸如【橋其例如，*具有煙基之化合物及具有 基團、及烯丙基之可光；二：：酸系基團、曱基丙烯酸系 金屬烧氧化物、金屬函化：早：二機化合物之原料包括 成份與無機成份之痛人4 孟屬錯合物。亦使用有機 基石夕烧、及甲基丙：：：：原料，諸如乙烯爾、丙埽 使用於本發明之有機4立 物之有機材料。使用 二匕括主要包含烴及/或烴衍生 之=材料包括包含叫、 一者的玻璃材料。 23 a2 、、及CaO之至少 在本發明，構成複合物 複合物較佳。當將特定化入:σ物料為有機/無機 時，會有相容性差，及= = = =機化合物混合 說’易與在無機化合物之形成的問題。舉例來 醇基鍵結之不含官能基（例如，醯胺鍵之經基像是石夕境 甲酸酯鍵）的有機化合物即會發 ％亞胺鍵、胺基 機化合物與無機化合物彼此鍵Χ結 况。因此，當以有 起始物料時，相容性可獲改良。 、/無機複合物作為 本發明之光學元件以利用包括在]5 處理的程序製得較佳。此一在〗5 〇 t以从上之溫度下熱 理可使有機溶劑或在製程中添加作以上之溫度下的熱處 防止有機溶劑及水殘留於材料中。因^化劑之水揮發，而 於元件形成後由有機溶劑及水揮，’此熱處理可抑制 X 迨成之材料收縮，及 $ 9頁 C: ^-CODE\90^02\89l240W.ptd 552432

552432 五、發明說明（8) 將光學路徑長度隨溫度改變（△ T )的變化展開如下·· (dS/dT)LAT = (dn/dT) ATL+ n al ΑΊ ~1 · al Μ 此導出光學路徑長度溫度係數，dS/dT之方程式（4): dS/dT = (dn/dT) + (n-1) …⑷ ()因此，為使光學路徑長度差為零，必需滿足方程式 (dn/dT) + (n-1) α = 〇 …(5) 方程六、t為正數，及固體材料之n大於1，因而為滿足 正的:η/dT值n/二之項必需為負。雖然許多玻璃材料具有 程=之Ϊ項;;有機化合物具有負的Μ值，以使方 除=路2!!:【：：：：及=,化合物之混合物可消 有機材料及無機材料：i义 ’上二目的在於經由將 :件之基礎材# ’而解決未決的問題 ：,光子 機材料及無機材料 下將成明決定有 (1)、、則旦蛋婼士淪取適值的方法。 /、里早獨的有機材料及單獨的無 nl )、單獨的有機材料及單獨的二之:射率(分別 ! ； ；( ^ ^ ^dni/dT). A ^ Λ ^ a Α \.測里應用至由洛倫兹_洛倫兹（L0rePntz 2 2 ¥出之方程式(6)，而得有機材料及I機二:方程 極化的溫度係數（分別為φ及)。 …、祛材料之電子 dllm/dT = [{(nmM) (^1)}/6…⑷

\\312\2d-code\90-02\89124010.ptd 第11頁 五、發明說明（9) 其中對於有機材， ^^ (3)利用逐次逼近法(？代、二對於無機材料，m = i。 機材料及無機材料之經由人方程式⑺至⑴）求得有 溫度係數\/(17、及線性° 物的折射率&、折射率 合物中之無機材料的耳八、皇=，其中將混合物或複 方程式（5)之構成光學元耳件\率/為^數X，目而決定滿足 nc2 = (Vc + 2R)/(V …、钱材料的莫耳分率X。 I- U 〇 ...⑺

Rc = R^X + K(1 - X) …⑻ ac = [ ai · y.x/fv (l~x) + v 1 i …（9) 卩】-x)mp(1-x)+v.xp// x)a川 + . (vp(1:；HVX)VViX/iVp(l'x)^^^ (12)dnc/dT=[Unc2'1)(n^n)/Bnjr^ 其中P c為構成光學元件之 、 構成光學元件之材料的莫耳體積二極，:度係數；、為 莫耳體積；Vi為單獨之無機料的p二二 有,材料的 學元件之材料的分子折射.p ^莫耳體積’ Rc為構成光 射；及心為單獨之無機材料的。分；：：有機材料的分子折 ，:如：決定的，分率x提供、實 置度，如以下的實施例1所示。 何枓時的

在第二具體實例中，利用伞4 T ，u L 於一些應用可由塑膠製成 以或I ώ1光學元件對 成但丨大部分係由無機村料諸如 第12頁 \\312\2d-code\90-02\89124010.ptd 552432 五、發明說明（ίο) 玻璃構成。光學特性隨溫度改變的變 溫度的變化導致光學路徑長度之變化的項及射率隨 由於熱膨脹而物理改變的項。舉光纖布拉袼繞長度 例，反射波長係以方程式（丨，）表示： 忐柵為 λβ = 2η Λ …(1，） J甲;lB為中心波長；n為行進模式的有效折 繞射光柵之週期。 手’及Λ為 化當溫度改變ΔΚ時’中心波長如方程式（2，）所示而變 λΒΤ= 2(n + (dn/dT) ΔΤ) · ( Λ+ α Λ ΔΤ))

ΔΤ) = 2(nAKdn/dT)ATA+naAATKdn/dT)ATaA f中dn/dT為折射率之溫度係數；及α為線性脹)係數。 ，於此兩係數的數量級皆為1〇_6，因此可將方程式（2,）之 取後一項忽略。光纖繞射光栅由於溫度改變（△ τ)所致之 波長位移△又係以方程式（3，）表示： Δ λ = 2{ (dn/dT) + η α } ΔΤ Λ ,··(3,） 可谷易明瞭為使波長位移為零，在方程式（3，）之右手邊 之大括弧中的值必需為零。換言之，必需滿 (4,）。 (dn/dT) + η α = 〇 ."(4,） 由於η及α通常為正數，因而dn/dT之項必需為負以滿足 方程式（4’）。此條件亦適用於標準量具、干涉波導、及類 似的光學元件。許多玻璃材料，除了特殊材料之外，具有 第13頁 C:\2D-C0DE\90-02\89124010.ptd 552432 五、發明說明（11) 因此 正的折射率溫度係數dn/dT，且η α 很難使方程式（4，）的左手邊為零。另二ς的正值。囚J Zairy〇(功能性材料），Ν〇· 1〇，第 =’如Kino 多有機化合物具有可使方程式（4，）之頁98)所教授，許 的負dn/dT。 工手邊之第一項為負 =此，有機化合物與無機化合物之组人 ?性。本發明之目的在於經由將有材二^除溫度的相 二物或複合物使用作為構成光學元 =f無機材料之混 未決的問題。以下將說明決定 材料，而解決 比之理論最適值的方法。 4及…、機材料之組成 (υ測量單獨的有機材料及單獨 =為ηρ及!〇、單獨的有機材料及獨、、枝材枓之折射率（分 溫度係數（分別為dnp/dT及dn /dT)、…機材料之折射率 單：的無機材料之線性膨脹係數(分：：獨的有機材料及 ()將測量應用至由洛倫兹_洛倫及A )。 式'(5)、，而得有機材料及無機材料：式所導出之方程 (y刀別為φρ及。 極化的溫度係數 dnm/dT = "(d)(n2 (3)利用逐次逼近法 …、钺材科，。 得有機材料及無機材料如，）至⑴，）求 :二度係數nc/dT、及 ：：物的折射率、折 之無機材料的莫耳分其令將混合物 滿足方程式“’)之構成光學元件之 第]4頁 C:\2D-CODE\90-〇2\89124〇]〇.pid 552432 五、發明說明（12) X ° nc2 : vc 二 =(Vc + 2Rc)/(v . k "p(l - XC) ' R〇) •••(6,） Rc 二 R】x "P(l - x) •••(7,） /[Vp(l [HX/{VP(1 — X -x) + ViX]] ) + ViX} ] + [ ap •••(8,） • Vp ( 1 〜x) Ψο / {Vp( · vlX/{Vp(1 i-x) + viX}] ^)+ViX}] + [ •••(9,） • Vp (1 〜x) dnc/dT 二[{( (10, 其中L為構成光學元件之+ =丨/6nJ ( 3 ac) ··· ( J Γ ) # ^ ^ ^ ^ # ^ ^ ^ $i ； Vc ^ 莫耳體積；1為單獨、，)為早獨之有機材料的 學元件之材料的分子折射”，莫耳體積；Rc為構成光 射；及心為單獨之益=料p ^早獨之有機材料的分子折 實施例i …钱材抖的分子折射。 製備包含S i 〇2作為盔她 料的材料。可光聚？單俨：及可光聚合單體作為有機材 為了使材料的=使用並不如此重要。選擇其係 义刊了i·町衣備谷易起見。利用主要以溶 的反應於得到此等材料的均句混合物。起始物料 二烧(/7簡气為觀)’其供應具有約1.42之折：率Γ Si 〇2 ’及丙細酸2 -輕基-3-笨氧丙酯 (ch2=chcooch2c(oh)hcho-c6h5，以下簡稱為HFPA)，其光聚 合而產生具有約1.55之折射率的聚合物。有機成份^無ς 成份之比係由Si〇2 (於TEOS水解後）及HFPA之重量比而得。

552432 五、發明說明（13) 在實施例1中，將無機成份之莫耳比自0%改變至大約 1 00%，以檢測其作用。 使由90克之T EOS、20立方公分之四氫呋喃、1〇〇立方公 分之異丙醇、1 5 · 6立方公分之水、及7 · 2立方公分之氯化 氫所組成之混合物在80 °C下反應30分鐘，以製備為無機才才 料之基礎的TE0S反應混合物。 將指定量的HFPA加至反應混合物。然後將作為光聚合弓丨 發劑之3, 3’，4, 4’ -肆（第三丁基過氧羰基）二苯甲酉同 (BTTB，購自尼朋油脂股份有限公司（Nippon Oi 1 & Fats Co·，Ltd·))及作為可見光光敏劑之3, 3 -羰基雙（7 —二乙胺 基香豆素）（酮香豆素染料）分別以固體含量計為丨〇重量百女 分比及0 · 5重量百分比之量混合於其中。使反應混合物流 延於支承物上，並乾燥而得厚度約1 〇 〇至2 〇 〇微米之流延薄 膜。當有機成份之比例小時，流延薄膜相當容易破$，= 此使其於約1星期的期間内緩慢乾燥，並使用經塗布惰性 材料諸如金之流延支承物，以防止黏著至流延材料。θ 延薄膜均勻照射來自Ar雷射之5 14· 5毫微米之光，以使 體聚合而得期望材料。最後，使材料在16〇它下進—埶f Ϊ制,：在1 5〇 °C以上之溫度下的熱處理可使有機ί齊二 在衣程中添加作為催化劑之水揮發，而防止有機溶一 殘留於材料中。因此，此熱處理可抑制於元件形二= 機溶劑及水揮發所造成之材料收縮，&降低 度變化。 于凡忏的溫 如圖2所說明’將所產生之厚度15〇微米之材料在包括半

\\312\2d-code\90-02\89124010.ptd 552432 —— ' 五、發明說明（14) 反射鏡5、第-反射鏡3、第二反射鏡4 馬赫-簡得干涉儀中設置成為 及光學偵檢器7之 (㈣㈣裝置（未示於圖中）使試利用轴耳帖 C。將入射光10引導通過干涉儀 二土室溫加熱至6〇 I輸出光隨溫度上升之變化，以⑴用光學偵檢器7測 係數。所得、结果示於圖3，由圖可°\光學路徑長度之溫度 比係自2至1 0%時，滿足方程式2或5。田有機成份莫耳百分 光學路徑長度之溫度係數（ds/dT)，在圖3，垂直軸指示 莫耳分率（莫耳百分比）。 7平轴指示Si〇2i 在實施例1中，將材料應用至干 路徑長度變化’而不是要限制 係為了評估光學 所得結果係要顯示本發明之材 ，用。因此，應明瞭 鏡、透鏡及類似的光學元件，、=上可應用於製備稜 如前所述，本發明揭示一種：2似的效果。 與其中之光學系統的材料。使於^成光學路徑長度參 件，諸如稜鏡、透鏡、及植 叙明之材料之光學元 關。因此，本發明之光學特性與溫度無 供溫度補償用之系統。 ^ 呵可靠度，而無需製備 使用作為有機成份，伸可=貫施例1中將感光性聚合物 定於此。 —了使用於本發明之有機材料並不限 實施例2 製備包含S i 02作為無機奴 料的樣品。利用主要以可光聚合單體作為有機材 材料的均勻混合物。起始J: J應於得到此等 抖為四乙乳石夕；ί元（以下簡稱為 1 \\312\2d-code\90-02\89l24010.ptd 第17頁 552432 發明說明（15) TEOS)」其供應具有約丨· 42之折射率的Si〇2，及作為可光 水合單體之丙烯酸2 -羥基-3 -苯氧丙_(CH2 = CHC〇〇CH2C(〇H) HCHO-CA，以下簡稱為HFPA)。有機成份及無機成份之比 係由SxO〆於TEOS水解後）對HFPA及所使用之聚合引發劑及 光敏劑之重量比而得。

在實施例2中，將無機成份之莫耳比自丨〇%改變至大約 90%，以檢測其作用。如無機成份超過9〇莫耳百分比（如有 機成份低於10莫耳百分比），則由於缺少可光聚合單體， 因而混合物並不會展現供光學記錄用之足夠的感光性'如 無機成份低於1 0莫耳百分比（如有機成份超過9〇莫耳百分 比），則材料易經歷塑性變形，而很難將光學加工加至邊 緣等等，或材料將具有不良的耐天候能力。由此觀點來 看，希望有機成份之莫耳比為5 0莫耳百分比以下。

製備波導結構如下。使由90克之TE〇s、2〇立方公分之四 鼠吱喃、100立方公分之異丙醇、156立方公分之水、及 7 · 2立方公分之氯化氫所組成之混合物在8 〇它下反應3 〇分 鐘，以製備為無機材料之基礎的几⑽反應混合物。將指定 量的HFPA加至反應混合物。然後將作為光聚合引發劑之3, 3，4,4 -肆（第三丁基過氧羰基）二苯甲酮（βτΤΒ，購自尼 朋油脂股份有限公司）及作為可見光光敏劑之3, 3_羰基雙 (7-二乙胺基香豆素）（酮香豆素染料）分別以固體含量計為 1 0重量百分比及0 · 5重量百分比之量混合於其中。經由旋 塗將反應混合物塗布至石英玻璃基材，而得厚度2· 5微米 之薄膜。

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%择所產生之材料（薄膜）中之可光聚合單體當經照射強烈 雨=的干涉光時可聚合。利用雙光束干涉曝光法使材料暴 、e-、Cd雷射之光（波長^25毫微米），而形成具有432 5彳"米週期之繞射光柵。雙光束干涉曝光法之光學配置示 ^發射自雷射20之雷射光42反射於反射鏡22上，並 1:9光器24分成兩光束43及44。*束43及44分別反射於反 ”兄6及28上’並使反射光束45及46於包含以上製備得之 :::的樣品30上彼此干涉，而使樣品照射具有週期性強度 古、—。在曝光區域中進行聚合使折射率提高，因而形成具 =性變化之折射率的繞射光柵。干涉曝光條件係根據 ^式· 2 Λ . sin 0 = λ設定（λ :光之波長；八：干涉帶 之即距，Θ :干涉曝光之角度），其中θ為“ ι。。 站圖6戶斤在*材50上之部分的薄膜52中形成 二Λ :經由曝光在以上之角度形成的繞射光柵54具 ί, Λ/之節距。由於薄膜52係作為方板波導56，其 Λ進入（入射）之如圖6所示。最後，使材 =上 熱處理。此一在15〇t以上之溫度下的教 處理可使有機溶劑或在製程中添加作為催化劑之了 而防止有機溶劑及水殘留於材料中。因此，此埶 ^ 制於元件形成後由有機溶劑及水揮發 =^ 11卬 Γ嶋學元件的温度變化。光源為： = 米，及光譜帶寬為約± 100毫微米之LED。 毛u 含有約1 6莫耳百分比之有機成份的樣n 率。在光學光譜分析儀下分析透射光_ ^ ^ 〇之折射 貝不先瑨在1 280毫微

552432 -— _ 五、發明說明（17) 未下錯失，如ΙδΙ R 6c - 射所致。繞射光柵之示站，▲其被認為係由於布拉格光栅之反 異，但其係在1、+、 射波長雖然係視樣品之折射率而 照相機觀察時：：：見光譜帶内。當透過紅外光導攝像管 波導圖型；；包ί 射ί栅之部分之方板波導⑼的 *的行進模式心=方的光，而證實在厚度方向 中，繞射光與方程式(;u,射光垂直於光栅的情況 控制功^之it;:，性的溫度相關性。經由使用具有溫度 所造成的波= 含樣品中之由溫度改變 之任-成份:;：;為：任;=:有=包含單獨 :有機成份含量的組成物不會隨溫度改變而發比 ^ ^ III 1^ f ^ ^ ^ ^ ^ 一致。 飞u )至（11 )所表不之關係相當 宜施例3 以與實施例2相同之方+制/ 兩烯酸甲醋替代丙浠酸4:，除：使用甲基 特性之溫度相關性。 工基.本軋丙S曰，亚測量繞射 π ! ί到具有A約20莫耳百分比之有機成份含量的植成物 不會隨溫度改變而發生波長位移，且良好地滿足由;i; 弟20頁 C：\2D-CODE\90-02\89124010.Ptd 552432 五、發明說明（18) (7 ’）至（1 1 ’）所表示之關係。 上匕較實施例] 以與實施例2相同之方式製備光學波導，除了將作為 Si 02源之TEOS替代為30克之聚甲基丙烯酸甲酯，並使用70 克之二氧陸圜作為溶劑。加入20克之HFPA，並將BTTB(光 聚合引發劑）及酮香豆素染料分別以固體含量計為丨〇重量 百分比及0.5重量百分比之量加入。所產生之薄膜具有 1 · 5 2 3之折射率。亦使比較實施例1之材料經歷在u v照射下 的聚合’而提供繞射光柵及其類似物。為得到在厚度方向 中之單一模式，由於其較實施例2高之折射率，而將薄膜 厚度降至2微米。由於與實施例2之折射率的差異，經由改 ，曝光角度而將繞射光栅之節距改變至421毫微米。以與 只施例2相同之方式測置樣品的繞射特性。雖然在2 2 f射波長為1 280毫微米’但其當經加熱時明顯地移 能量側（較短波長側）。波長位移在7〇 下達到約1.3 毫微米。 · 在貫施例2及比較實施例j中，製備具有圖6所示之 ”學士導型的布拉袼繞射光柵，以展示本發明之；冓 但應庄思此一光學元件之製備並非本發明 二用， 重點在於熱膨脹之影響及溫产引 、趨内各。其 的材料適合作為用於製造干涉濾波器子、曰㈣種特性 具、光學波導等等以及繞射光柵之材料 ⑯、標準量 可使用於本發明之有機 了十1…、将殊之限制，且其包括 第21頁 C:\2D-CQDE\90-02\89124010.ptd 552432 五、發明說明（19) 除碳氧化物及金屬碳酸鹽外之所有已知的碳化合物 之，可使用主要由烴型碳、氫、氮、硫、填、鹵原 所組成之有機化合物。可使用可光聚合單體於製備 長相似之週期性結構之繞射光柵或利用光之干涉。 況’材料可包含產生自由基的光聚合引發劑。亦可 光之波長一致地加入增敏染料等等。 、可使用於本發明之無機材料以包括，但不限於， 為主的玻璃材料較佳。此外，主要包含Ti〇2、以％、 Α12α3、h〇2 ' B2〇3、Na2〇、Mg〇、Ca〇 等等或其混合物 他玻璃材料亦有用。 # 2 ί發明之材料係利用溶膠程序方便地製備得 I: Π合：其重點在於有機材料及無機材料之 明古有=二y )表不之關係可適用於基材之材料C 月子有見廣的應用及寬廣的材料 本發明之材料可製造光學路 / 光學裝置、利用干涉之光學聿二長度不受溫度影響 本發明之光學元件展現極度穋、標準置具等等。 不需另外製備供溫度補償用^ ，對溫度改變的特 立件編號之說明 、统。 圖中所使用之元件編號記迷於 1 光學介質 、下。 2 在高溫下之光學介質 A 光學路徑 B 空間之光學路徑長度 。換言 子等等 具有波 在此情 與入射 以 Si〇2 之其 亦可 比 本發 之繞射 因此， 性， 而

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552432 五、發明說明（20) 3 反射鏡 4 反射鏡 5 半反射鏡 6 試驗樣品 7 光學偵檢器 10 入射光 11 光纖布拉格光柵 12 光纖 13 核心 14 包覆層 15 照射光 16 相移光罩 1 7、1 8 被相移光罩繞射之光 19 折射率經由照射而改變之區域 20 雷射 22、26、28 反射鏡 24 分光器 30 樣品 42、43、44、45、46 光束 50 基材 52 薄膜 5 4 繞射光拇 56 方板波導

C:\2D-CQDE\90-02\89124010.ptd 第23頁 552432 圖式簡單說明 圖1係說明光學路徑長度及光學路徑長度隨溫度變化之 圖。 圖2係用於測量光學路徑長度變化的干涉光學系統。 圖3係顯示經由利用干涉儀實驗而得之在光學路徑長度 之溫度相關性與組成物之間之關係的圖。 圖4顯示光纖布拉格繞射光柵之構造及其製備方法。 圖5顯示使用於製備繞射光柵之雙光束干涉曝光的光學 配置。 圖6係於實施例2中製備得之光學波導型繞射光柵的透視 圖。 圖7係顯示在無機材料之比與波長位移之間之關係的 圖。 圖8係顯示在無機材料之比與波長位移之間之關係的 圖。

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Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 ____ 1 ·—種朵風一 >*""""" 一 —— 體材料，甘+元件’其包含在光風- 第—及箓1、中該固體材料包括第Γ =件之光學路徑中之固 其中該楚〜材料分別具有第一及當_料及第二材料，及該 係數相—折射率之溫度係數且右7折射率之溫度係數， 2. 2反的符號。 有與該第二折射率之溫度 其光ϋΐί利範圍第11 員之光學元# # 又 3. 如申中之空氣及真空之其中—V 括包含在 包括第明專利範圍第2項之光錢 者的空間。 的至卜；第二材料之混合物:第元件，其中該固體材料 4. 如；：。 冰及第二材料之複合物 其中該第—材料 Ο 其中該有機材料 其中該無機材料 、B2〇3、Na2〇、 其中該有機材料 為有機柯：專圍第3項之光學元件， 5. 如申&击玄弟二材料為無機材料 包括蛵/專利範圍第4項之光學元件 6 :，衍生物之至少—者，7^件， 係為二^專利範圍第4項之光學元件， 及⑽之至 2、r〇2、Ge〇2、Al2〇3、M <至少一者的玻璃材料。 •如申請專利範圍第4項之#i 係以混合物或複合物計為二其中？有機 8·如申請專利範圍第2項之光與之頁存在。 質、透鏡、稜鏡或分光器。子 ，/、係雷射之介 其基本上係由固 9.如申請專利範園第】項之光學元 體材料所組成。 牛 其中該固體材 】0.如申請專利範圍第9項之光學元件

   1 6·如申請專利範圍第1 0項之光學元件，其中該複合物 係由有機/無機複合物所製成。 1 7 ·如申請專利範圍第1項之光學元件，其係由包括在 1 5 0 C以上之溫度下之熱處理的方法製得。

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