PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR DISPOSITIVOS FOTÓNICOS REGRABABLES.

Procedimiento para la creación de un dispositivo fotónico regrabable que comprende las etapas de:



- proporcionar un cristal fotónico (2) que tiene una pluralidad de cavidades (6);

- inyectar selectivamente en las cavidades predeterminadas una microcantidad de un líquido (12) de tal manera que permita la introducción de estados permitidos dentro de la banda fotónica prohibida del cristal (2) o la modificación de los estados prohibidos;

caracterizándose el procedimiento porque dicha inyección se lleva a cabo usando un sistema de micropipetas (14) y medios para desplazar las micropipetas (14) sobre la superficie del cristal fotónico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2007/050989.

Solicitante: CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Piazzale Aldo Moro 7 00185 Roma ITALIA.

Inventor/es: WIERSMA,Diederik Sybolt, VIGNOLINI,Silvia, TÜRCK,Volker, INTONTI,Francesca.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 21 de Marzo de 2007.

Clasificación PCT:

  • G02B26/02 SECCION G — FISICA.G02 OPTICA.G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › G02B 26/00 Dispositivos o sistemas ópticos que utilizan elementos ópticos móviles o deformables para controlar la intensidad, el color, la fase, la polarización o la dirección de la luz, p. ej. conmutación, apertura de puerta, modulación (elementos móviles de dispositivos de iluminación para el control de la luz F21V; dispositivos o sistemas especialmente adaptados para medir las características de la luz G01J; dispositivos o sistemas cuyo funcionamiento óptico se modifica por el cambio de las propiedades ópticas del medio que constituyen estos dispositivos o sistemas G02F 1/00; control de la luz en general G05D 25/00; control de las fuentes de luz H01S 3/10, H05B 37/00 - H05B 43/00). › para controlar la intensidad de la luz.
  • G02B6/122 G02B […] › G02B 6/00 Guías de luz; Detalles de estructura de las disposiciones que comprenden guías de luz y otros elementos ópticos, p. ej. medios de acoplamiento. › Elemenos ópticos básicos, p. ej. caminos para el guiado de la luz.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2372771_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para producir dispositivos fotónicos regrabables. La presente invención se refiere a un procedimiento para producir un dispositivo fotónico espacialmente regrabable. En la tecnología de telecomunicaciones y electrónica moderna existe una tendencia hacia la creación de dispositivos y circuitos ópticos. Con el fin de producir estos componentes de cristales fotónicos, se usan los también denominados materiales fotónicos de banda prohibida. Un cristal fotónico es un material dieléctrico con variaciones periódicas en la constante dieléctrica. Este fenómeno tiene una influencia sobre la propagación de la luz que es similar a la que tiene el potencial del cristal atómico sobre la estructura electrónica. Esta variación periódica da como resultado, de hecho, la formación de una banda óptica prohibida, de una manera muy similar a la que se produce en el interior de los semiconductores con respecto a los niveles de energía que están prohibidos para los electrones. Las ondas electromagnéticas con una frecuencia comprendida dentro de un cierto intervalo, denominada la banda fotónica prohibida, son incapaces de propagarse en el interior del cristal fotónico y también se evita la emisión espontánea de luz dentro de este intervalo de frecuencias. La frecuencia central, y la anchura de esta de esta energía prohibida dependen de la variación en el índice de refracción, que en estos materiales puede verse modificado externamente. La introducción de defectos en el interior del cristal fotónico da como resultado la formación de estados de energía permitidos en el interior de la banda fotónica prohibida o da como resultado la modificación de los estados prohibidos. Un cristal fotónico bidimensional se construye creando en el interior de una estructura planar homogénea un efecto periódico en dos direcciones; esto se puede obtener, por ejemplo, formando una sucesión periódica de poros cilíndricos que se extienden por el espesor total de la estructura planar. La introducción de defectos en este cristal fotónico permite la propagación de modos comprendidos dentro del intervalo de frecuencias que comienza con la banda fotónica prohibida o da como resultado la formación de estados localizados. La creación de estos defectos, sin embargo, es una operación técnicamente compleja. La tecnología actual para la creación de estos defectos consiste, por ejemplo, en la inserción de poros con dimensiones diferentes de entre los que forman el cristal o en la eliminación de algunos poros de la matriz porosa. El documento WO 02/086615 da a conocer un procedimiento y un aparato para conmutar señales ópticas con un dispositivo fotónico de banda prohibida; el documento WO 02/14913 da a conocer un dispositivo para guiado de ondas mediante un cristal fotónico activo; el documento US 2005/0111804 da a conocer fibras de cristal fotónico de material compuesto y un procedimiento de producción. El documento WO 02/082042 da a conocer un procedimiento para la creación de un dispositivo fotónico que comprende las etapas de proporcionar un cristal fotónico que tiene una pluralidad de cavidades e inyectar selectivamente en cavidades predeterminadas una microcantidad de un líquido con el fin de permitir la introducción de estados permitidos dentro de la banda fotónica prohibida del cristal o la modificación de los estados prohibidos. El preámbulo de la reivindicación 1 se basa en el documento WO 02/082042. Un objeto de la presente invención es proponer un procedimiento innovador para la introducción de defectos en un cristal fotónico con el fin de poder construir fácilmente dispositivos y circuitos fotónicos que sean regrabables o capaces de grabarse, borrarse y regrabarse. Estos y otros objetos se consiguen de acuerdo con la invención mediante un procedimiento, cuyos principales rasgos característicos se definen en las reivindicaciones adjuntas. De acuerdo con el procedimiento de la invención, según se define en la reivindicación 1, los defectos se crean por medio de la inyección selectiva de un líquido en poros predeterminados del cristal fotónico, en un modelo adecuado para permitir la propagación de longitudes de onda específicas que de otra forma quedarían inhibidas. En principio, el líquido usado puede ser cualquier líquido que tenga una viscosidad tal que permita su suministro por medio de micropipeta. La volatilidad y la viscosidad del líquido se pueden escoger dependiendo de las características de estabilidad 2   deseadas del dispositivo fotónico. Las características y ventajas adicionales de la invención llegarán a ser evidentes a partir de la descripción detallada que sigue, proporcionada meramente por medio de un ejemplo no limitante con referencia a los dibujos adjuntos en los que: - La Figura 1 es un diagrama del aparato de prueba usado para implementar el procedimiento de acuerdo con la invención; - La Figura 2 es un diagrama que ilustra el funcionamiento de un microscopio en modo reflexión, usado para controlar el proceso de infiltración; - La Figura 3 es un diagrama que ilustra el funcionamiento en modo luminiscencia del microscopio de acuerdo con la Figura 2; - La Figura 4 es una imagen de una muestra infiltrada usando el procedimiento de acuerdo con la invención; - La Figura 5 es una imagen que muestra un detalle de una muestra con las respectivas gráficas de fotoluminiscencia; - La Figura 6 es una imagen que muestra la variación de la constante dieléctrica y la distribución espacial del modo TE del detalle de acuerdo con la Figura 5; - La Figura 7 es una imagen que muestra una guía de ondas creada con el procedimiento de acuerdo con la invención; - La Figura 8 es el diagrama de bandas para los modos TE de la estructura que se muestra en la Figura 7; - La Figura 9 muestra la intensidad del campo eléctrico y del campo magnético asociado a un modo TE de la guía de acuerdo con la Figura 8; y - La Figura 10 es una imagen que muestra los campos eléctrico y magnético asociados a un modo TE de una cavidad anular creada con el procedimiento de acuerdo con la invención. En la Figura 1, 1 denota el aparato de prueba usado para implementar el procedimiento de acuerdo con la invención. Este aparato 1 comprende un cristal fotónico bidimensional 2 constituido por un soporte 4 y una pluralidad de cavidades cilíndricas 6. Estas cavidades 6 solo se abren en un lado 8 del soporte 4 por medio de orificios circulares 10. Estas cavidades 6 se infiltran con un líquido 12 suministrado por medio de una micropipeta 14. El procedimiento para llevar a cabo esta infiltración requiere un control muy preciso del aparato de prueba completo debido a que las cantidades típicas de líquido que deben introducirse en las cavidades 6 del cristal fotónico 2 son del orden de decenas de femtolitros, es decir, aproximadamente cuatro órdenes de magnitud más pequeños que la cantidad de líquido que emerge de los cabezales de la impresora de chorro de tinta más sofisticada. El proceso de infiltración se controla mediante un microscopio de barrido de láser confocal (MBLC) indicado en la Figura 1 por 16. Este microscopio se monta normalmente sobre un microscopio comercial normalizado y está equipado con un sistema de microinfiltración desarrollado para aplicaciones moleculares, con el fin de transferir cantidades controladas de líquido al interior de las células. El sistema de microinfiltración consiste en una serie de micropipetas 14 que tienen un diámetro externo de entre 0,1 µm y 1 µm y que se pueden desplazar, sobre la superficie de la muestra, con una precisión menor de o igual a 0,1 µm. La transmisión hidráulica del desplazamiento de las pipetas reduce drásticamente las vibraciones. Cuando la pipeta está situada en la posición correcta sobre la muestra, se aplica una presión controlada a la misma. La fuerza ejercida por esta presión produce la infiltración del líquido. En general, es preferible usar un líquido cuya tensión de vapor sea tal que el líquido infiltrado en los poros no está sujeto a evaporación total a temperatura ambiente durante un plazo de al menos un día. Dado que las fuerzas de capilaridad ralentizan enormemente la evaporación en el interior de los poros, se usan también líquidos que son relativamente volátiles tales como el agua o hidrocarburos. Estas fuerzas de capilaridad son capaces de retener el líquido en el interior de las cavidades incluso si estas últimas no fuesen ser orificios pasantes o no deberían estar cerrados en un extremo como en el ejemplo descrito en el presente documento; esto es posible debido al hecho que las fuerzas de capilaridad que aparecen es estos casos, cuando los diámetros de los orificios son muy pequeños, son mayores que la correspondiente fuerza de la gravedad que podría obligar por otra parte a causar que el líquido fluya hacia el exterior. 3   Otros líquidos que se pueden... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la creación de un dispositivo fotónico regrabable que comprende las etapas de: - proporcionar un cristal fotónico (2) que tiene una pluralidad de cavidades (6); - inyectar selectivamente en las cavidades predeterminadas una microcantidad de un líquido (12) de tal manera que permita la introducción de estados permitidos dentro de la banda fotónica prohibida del cristal (2) o la modificación de los estados prohibidos; caracterizándose el procedimiento porque dicha inyección se lleva a cabo usando un sistema de micropipetas (14) y medios para desplazar las micropipetas (14) sobre la superficie del cristal fotónico. 2. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que el líquido (12) contiene una sustancia trazadora capaz de emitir, si se excita adecuadamente, una radiación en el visible con el fin de permitir la fácil localización de dicho líquido (12) en el interior de las cavidades (6). 3. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1 o 2, en el que el líquido (12) es un disolvente, la tensión de vapor del mismo es tal que la inyección de dicho líquido (12) en las cavidades (6) produce una modificación en el cristal fotónico permanente (2) durante un plazo de no menos de un día. 4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el líquido (12) se escoge entre agua, hidrocarburos, aceites, cristales líquidos, o suspensiones de micro o nanopartículas en un líquido. 5. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que el líquido (12) es capaz de endurecerse. 6. Procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 5, en el que el líquido (12) se escoge entre líquidos resistentes o prepolímeros líquidos. 7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la inyección del líquido (12) se controla mediante un MBLC (16). 7   8   9     11   12

 

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