[发明专利]具有梯度指数结构的光学元件和生产这种元件的方法

权利要求书

1.具有梯度结构的光学元件，其中存在一种由埋于固体基质中的纳米级颗粒引起的物质梯度。

2.用于生产根据权利要求1的光学元件的方法，其中，分散于液态可固化基质相中的纳米级颗粒在势差作用下于基质相中发生迁移，形成物质梯度，随后基质相发生固化而保留该物质梯度。

3.根据权利要求2的方法，其中势差是通过电场作用而产生的。

4.根据权利要求2的方法，其中势差为由浓度梯度引起的化学势差。

5.根据权利要求2的方法，其中势差为基于不同界面势。

6.根据权利要求5的方法，其中势差是由亲水性更强的基质相中的具有疏水表面基团的纳米级颗粒引起的。

7.根据权利要求2-6中任一项的方法，其中纳米级颗粒的直径不大于50nm。

8.根据权利要求7的方法，其中纳米级颗粒的直径不大于20nm。

9.根据权利要求2-6中任一项的方法，其中纳米级颗粒包括氧化物、硫属化物、卤化物、碳化物、砷化物、锑化物、氮化物、磷化物、磷酸盐、硅酸盐、钛酸盐、锆酸盐、锡酸盐、铝酸盐和/或相应的混合氧化物。

10.根据权利要求2-6中任一项的方法，其中液体基质相包括可聚合有机单体和/或低聚物和/或预聚物和/或具有通式(I)和(II)的可水解硅烷和/或从其中衍生的预缩合物：

SiX₄                 (I)

其中基团X是相同的或不同的，且为可水解基团或羟基基团；

R¹_aR²_bSiX_(4-a-b)    (II)

其中R¹为非可水解基团，R²为带有官能团的基团，X为如上所定义的，且a和b的值为0、1、2或3，(a+b)的总和值为1、2或3。

11.根据权利要求2-6中任一项的方法，其中，液态基质相中加入了热和/或光化学聚合反应引发剂，且基质相是热和/或光化学固化的。

12.根据权利要求2-6中任一项的方法，其中，为了制备具有分散其中的纳米级颗粒的液态基质相，步骤为：

(a)将纳米级颗粒分散在包含基质形成组分的溶液中，然后去除溶剂；或

(b)在纳米级颗粒的存在下生成基质相；或

(c)在基质相的存在下生成纳米级颗粒。

13.根据权利要求2-6中任一项的方法，其中，将具有分散其中的纳米级颗粒的液态基质相涂于透明基质上，然后在已形成物质梯度之后，该基质相进行热和/或光化学固化。

14.根据权利要求2-6中任一项的方法，其中，将具有分散其中的纳米级颗粒的液态基质相置于模具中，然后在已形成物质梯度之后，该基质相进行热和/或光化学固化。

15.根据权利要求13的方法，其中物质梯度是由具有疏水表面基团的纳米级颗粒向亲水性更强的基质相/空气界面迁移而带来的。

16.根据权利要求2-6中任一项的方法，它被用于生产具有折射指数梯度的光学透镜。

17.根据权利要求2-6中任一项的方法，其中所述光学元件是微光学元件，该微光学元件是在形成由聚合反应带来的浓度梯度时，通过采用微结构法而制成的。

18.根据权利要求2-6中任一项的方法，其中光学元件包括具有梯度层次的固体结构、光导光学层、或透明基质。