[发明专利]用于光学用途的挠性材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于光学用途的挠性材料，所述挠性材料由挠性载体以及 在所述载体上直接接触的至少两个薄层组成。这两层的折射率至少相差 0.20。这些层中的一层为多孔或纳米多孔的，并且含有无机纳米粒子，另 一层为非多孔聚合物层。

背景技术

电介质薄层为薄的、通常透明的层，其由不同的化合物组成，并且典 型具有在微米或纳米范围内的层厚度。电介质薄层被用在光学用途中以改 变表面和界面的光学性能。在这样的界面处，入射光被部分反射，以及被 部分透射并折射。可以通过对材料和层厚度的适当选择而有效地影响衍射 行为和反射行为。感兴趣的层的厚度处于λ₁至λ₂的波长范围内，所述波 长范围对于特定的用途是感兴趣的波长范围。

具有λ/4的厚度的所谓λ/4层优选用在抗反射涂层和高反射电介质反 射镜中。在层厚度为λ/4的倍数的情况下，所期望的效果仍然存在，但是 随着层厚度的增加而逐渐减小。

例如，通过利用一系列具有高衍射率和低衍射率的层制备仅在特定波 长处为透明的干涉滤光器是可行的。此类干涉滤光器广泛用作光谱学中的 电介质滤光器。

通过利用在特定波长处选择性地以及几乎完全地反射光的此类多层 材料，还可以制备布拉格反射器。可以获得大于99％的反射率。如N. Tessler，G.J.Denton和R.H.Friend在“来自共轭聚合物微腔的激光作用 (Lasing from conjugated-polymer microcavities)”，Nature 382，695-697(1996) 中所述，可以将此类布拉格反射器用于聚合物激光器的构造。

此类干涉效应还可以被用于例如，调制在具有优异的光稳定性的有色 墨镜的生产中采用的“物理色”。物理色还可以被用作钞票上或产品标签 中的光学安全要素(element)。

利用具有高折射率和低折射率的层的适当的组合，可以制备具有如下 性能的波导器件：某些光波长在这些器件中被导向至指定区域中，并且可 以在界限分明的区域内取出。在这些波导器件中，具有高衍射率的层(芯) 被具有较低衍射率的层(覆盖层)所包围。光在芯内通过全内反射传播。芯 的层厚度决定何种模式的光波可以被传播。

其中仅传播基本波模的波导被称作单模态或单模波导。如例如X. Peng，L.Liu，J.Wu，Y.Li，Z.Hou，L.Xu，W.Wang，F.Li和M.Ye在“在 固态染料波导中的宽波段放大自发射波长调谐(Wide-range amplified spontaneous emission wavelength tuning in a solid-state dye waveguide)”， Optics Letters 25，314-316(2000)中所述，芯的层厚度取决于在特定用途中 所使用的材料的衍射率和感兴趣的光波长范围λ₁至λ₂。用在玻璃纤维中的 材料的芯的层厚度典型为2至6个光波长。在层的折射率差超过0.20的情 况下，单模波导的芯的层厚度小于一个波长。随着芯的层厚度的增加，越 来越多的高阶波模被传播。这样的器件被称作多模波导。与多模波导相比， 单模波导具有许多优点，并且因此在某些用途中被优选。因此，如果可以 实现具有高的折射率差的薄的波导层，将是非常令人感兴趣的。此类波导 的令人感兴趣的用途为，例如在用于信号传播的集成光学芯片中，或在用 于通过与光的相互作用进行分析的传感器芯片中。

在许多提到的用途中，两个相邻层的折射率具有大的差别是一个大的 优点。折射率必须从一层到下一层突然地变化。例如，如在例如专利申请 2004/0’096’574中所述，在相同的反射水平上，通过增加所使用的层的折 射率差，可以显著降低在电介质反射镜中的λ/4层的必需数量。