Spôsob prípravy optických vláknových vlnovodov z polydimetylsiloxánu

Číslo patentu: 288375

Dátum: 08.06.2016

Autori: Martinček Ivan, Pudiš Dušan

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Opisuje sa spôsob prípravy optických vlnovodov, ktorý je založený na ťahaní vlákien z čiastočne vytvrdnutého polydimetylsiloxánu. Tento sa umiestni buď medzi dve vlákna, alebo sa jedno vlákno vloží do nádoby s čiastočne vytvrdnutým polydimetylsiloxánom a následne sa vlákna vzďaľujú od seba alebo sa vlákno vyťahuje z nádoby s polydimetylsiloxánom tak, aby sa formoval optický vlnovod požadovaných parametrov.

Text

Pozerať všetko

Číslo prihlášky 81-2012 Dátum podania prihlášky 17. 10. 2012 Číslo prioritnej prihláškyDátum podania prioritnej prihlášky Krajina alebo regionálnaDátum zverejnenia prihlášky 3. 10. 2014 Vestník UPV SR č. 10/2014ÚRAD patentu verejnosti 8. 6. 2016 PRIEMYSELNÉHO Číslo pôvodnej prihlášky VLASTNICTVA V prípade vylúčenej prihlášky SLOVENSKEJ REPUBLIKY Číslo pôvodnej prihlášky úžitkového vzoru v prípade odbočenia Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT Číslo podania európskej patentovej prihlášky(73) Majiteľ Žilinská univerzita V Žiline, Žilina, SK(54) Názov Spôsob prípravy optických vláknových vlnovodov z polydimetylsiloxánuOpisuje sa spôsob prípravy optických vlnovodov, ktorý je založený na ťahaní vlákien z čiastočne vytvrdnutého polydimetylsiloxánu. Tento sa umiestni bud medzi dve vlákna, alebo sa jedno vlákno vloží do nádoby s čiastočne vytvrdnutým polydimetylsiloxánom a následne sa vlákna vzďaľujú od seba alebo sa vlákno vyťahuje z nádoby s polydimetylsiloxánom tak, aby sa formoval optický v 1 novod požadovaných parametrov.Vynález sa týka technológie prípravy optických vláknových vlnovodov z polydimetylsiloxánu metódami ťahánia čiastočne vytvrdnutého polydimetylsiloxánu. Oblasť techniky, ktorej sa vynález týka, je fotonika a vláknová optika.Polydimetylsiloxán (PDMS) je silikónový elastomér, ktorý patrí do skupiny organosiloxánových polymérov. PDMS je elastický, hydrofóbny, opticky priehľadný, elektricky nevodivý a biokompatibilný materiál. Tieto jeho vlastnosti ho predurčujú na využitie pri výrobe mikroelektromechanických systémov, mikrofluidných komponentov, optofluidných vlnovodov a tiež v ďalších typoch mikrovýroby a mikroobrábania na elektrické, optické, mikrofluidné, biologické, biomedicínske a iné aplikácie.Základným predpokladom využitia PDMS na prípravu optických vlnovodov je vytvorenie požadovaného optického vlnovodu s vhodnou dĺžkou a priemerom. Najrozšírenejšia technika, ktorá sa v súčasnosti využíva na vytváranie optických vlnovodov z PDMS, je metóda mäkkej litograñe. Pri tejto metóde sa vytvárajú odliatky optických vlnovodov z PDMS, ktoré kopírujú predlohy vytvorené inými technikami, ako sú fotolitografia alebo elektrónová litografia, do fotorezistov alebo iných vhodných materiálov. Ilustračný postup vytvorenia odliatku optického vlnovodu z PDMS metódou fotolitografie v pozitívnom fotoreziste je nasledovný. Najskôr sa na vhodný substrát nanesie fotocitlivý materiál, do ktorého sa ožiarením pomocou svetla s vhodnou vlnovou dĺžkou vytvoria predlohy pre požadované optické vlnovody. Následne sa ožiarený fotocitlivý materiál rozpustí vo vývojke, aby sa odstránili nežiaduce časti fotocitlivého materiálu. Takto sa vytvorí predloha pre ďalšie operácie. Na predlohu sa potom vyleje nevytvrdnutý PDMS, ktorý veľmi dobre kopíruje reliéf predlohy, a nechá sa vytvrdnúť. Po vytvrdnutí sa PDMS z predlohy odlepí alebo sa predloha odleptá vo vhodnom rozpúšťadle. Takýmto spôsobom je možné vytvoriť povrchové optické vlnovody v PDMS, ktoré sa na potreby ich využitia vo vlnovodnej optike môžu ďalej upravovať.Do súčasnosti však nebola publikovaná žiadna technológia, ktorá umožňuje pripravovať optické vláknové vlnovody priamo ťahaním PDMS.Podstata technológie prípravy optických vláknových vlnovodov z PDMS je založená na ťahaní vlákien z čiastočne vytvrdnutého PDMS. Na prípravu optických vlnovodov z PDMS sa použije dvojzložkový silikónový elastomér, ktorého zložku A tvorí vlastný prepolymér a zložku B vytvrdzovacie činidlo. Tieto dve zložky sa zmiešajú vo vhodnom pomere. Po zmiešaní zložiek A a B dochádza k postupnému vytvrdzovaniu PDMS v dôsledku vytvárania chemických priečnych väzieb medzi reťazcami PDMS. Toto vytvrdzovánie je závislé od teploty, kde s narastajúcou teplotou PDMS sa čas vytvrdzovania skracuje. Tesne po zmiešaní zložiek A a B má pri izbovej teplote PDMS medovitú konzistenciu, ktorá neumožňuje z PDMS vytvárať vlákna. Postupne s vytvrdzovaním PDMS sa jeho viskozita zvyšuje a po určitom čase má čiastočne vytvrdnutý PDMS také vlastnosti, že je možné z neho ťahaním vytvárať vlákna. Z takto čiastočne vytvrdnutého PDMS sa potom metódami ťahania pripravujú optické vláknové vlnovody s požadovanými dĺžkami a priemermi.Príprava optických vláknových vlnovodov z polydimetylsiloxánu sa uskutoční tak, že vlnovody sa vytvárajú z polydimetylsiloxánu po jeho čiastočnom vytvrdnutí, pričom sa jeden koniec vlákna s vhodným priemerom vloží do nádoby s čiastočne vytvrdnutým polydimetylsiloxánom a následne sa tento koniec vlákna vložený do polydimetylsiloxánu z nádoby s polydimetylsiloxánom vyťahuje tak, aby sa medzi vláknom a polydimetylsiloxánom v nádobe formovalo polydimetylsiloxánové optické vlákno s požadovanými parametrami.Prehľad obrázkov na výkresochVynález je bližšie objasnený pomocou výkresov, na ktorých znázorňuje obrázok 1 nanesené polguľovité kvapky PDMS na koncoch dvoch optických vlákien z taveného kremeňa, obrázok 2 spojenie dvoch polguľovitých kvapiek PDMS nanesených na koncoch optických vlákien z taveného kremeňa, obrázok 3 spôsob vzďaľovania optických vlákien z taveného kremeňa prepojených s čiastočne vytvrdnutým PDMS a formovanie optického vlákna z PDMS medzi dvoma optickými vláknarni z taveného kremeňa.Príklad uskutočnenia vynálezu obj asníme na popise postupov vytvorenia optického vláknového vlnovodu z PDMS ťahaním čiastočne vytvrdnutého PDMS medzi dvoma vláknami.Na prípravu PDMS sme použili silikónový elastomér Silgard 184 firmy Dow Coming, ktorý sa skladá zo zložky A - prepolymér a zložky B - vytvrdzovacie činidlo. Zložky AB sme zmiešali v pomere 101 v sklenenej nádobe. Po zmiešaní sme PDMS naniesli na konce dvoch optických vlákien z taveného kremeňa l a g tak, že PDMS na koncoch optických vlákien vytváral polguľovité kvapky i a i. Po zmiešaní zložiek A a B dochádza k postupnému vytvrdzovaniu PDMS. Pri izbovej teplote má približne po ôsmich hodinách od zmiešania zložiek A a B PDMS také vlastnosti, že je možné z neho vytvárať vláknové štruktúry ťahaním. Optické vlákna z čiastočne vytvrdnutého PDMS sme vytvárali postupom, pri ktorom sme optické vlákna z taveného kremeňa l a g, na koncoch ktorých boli nanesené polguľovité kvapky PDMS 3 a A priblížili do takej vzdialenosti, že polguľovité kvapky PDMS â a i sa spojili a vytvorili medzi optickými vláknami z taveného kremeňa l a g PDMS spoj j. Po vytvorení PDMS spoja i medzi optickými vláknami z taveného kremeňa l a g a čiastočnom vytvrdnutí PDMS spoja j sme postupne od seba optické vlákna z taveného kremeňa l a g súosovo vzďaľovali. Pri súosovom vzďaľovaní optických vlákien l a g sa z čiastočne vytvrdnutého spoja PDMS á medzi optickými vláknami z taveného kremeňa l a g vytvára PDMS vlákno Q s dobrými optickými vlastnosťami.Technológia prípravy optických vláknových vlnovodov z polydimetylsiloxánu môže nájsť praktické využitie pri vytváraní optických prvkov na potreby fotonických aplikácií rôznych odvetví priemyslu.1. Spôsob prípravy optických vláknových vlnovodov z polydimetylsiloxánu, V y z n a č u j ú c i S a t ý m , že sa vytvárajú z polydimetylsiloxánu po jeho čiastočnom vytvrdnutí tak, že konce dvoch vlákien,medzi ktorými je vhodná medzera, sa prepoja čiastočne vytvrdnutým polydimetylsiloxánom a následne sa tieto dva konce vlákien od seba vzďaľujú dovtedy, pokiaľ sa medzi nimi nevytvorí polydimetylsiloxánové vlákno s požadovanými parametrami.2. Spôsob prípravy optických vláknových vlnovodov z polydimetylsiloxánu, V y z n a č u j ú c i s a t ý m , že sa vytvárajú z polydimetylsiloxánu po jeho čiastočnom vytvrdnutí tak, že sa jeden koniec vlákna s vhodným priemerom vloží do nádoby s čiastočne vytvrdnutým polydimetylsiloxánom a následne sa tento vložený koniec vlákna z nádoby s polydimetylsiloxánom vyťahuje a formuje sa optické vlákno s požadovanými parametrami.

MPK / Značky

MPK: C08J 3/24, C08G 77/04, G02B 6/00

Značky: přípravy, vláknových, spôsob, optických, vlnovodov, polydimetylsiloxanů

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-288375-sposob-pripravy-optickych-vlaknovych-vlnovodov-z-polydimetylsiloxanu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob prípravy optických vláknových vlnovodov z polydimetylsiloxánu</a>

Podobne patenty