形成反射介質鏡的方法

2023-04-27 08:02:41

專利名稱：形成反射介質鏡的方法
優先權信息本申請要求2001年7月16日提交的序列號為60/305,839的臨時申請(provisional application)和2002年1月23日提交的序列號為60/351,066的臨時申請的優先權，這裡通過引用將其全部內容結合在此。
背景技術：
本發明涉及光學領域，尤其是反射介質鏡結構，如光纖的形成。
聚合物纖維已得到廣泛應用，如紡織品，這是由於其出色的機械特性，以及可提供的低成本的、大容量(high-volume)的處理技術。然而，對其光學性質的控制至今仍是相對有限的。相反地，介質鏡被用來在高性能光學應用中精確地控制和操縱光，但是對這種脆性的反射鏡的製造一直主要受平面幾何形狀限制，而且一直成本較高。
平面介質鏡，也被稱為一維光子晶體，可呈現出高效的電磁(EM)輻射反射和精確的頻率選擇。汽相沉澱技術的發展已經能夠高度控制膜層厚度，使得能夠將這些反射鏡的光譜靈敏度控制到好於1埃的絕對精度。這導致了這樣的專門的應用，如，光通訊中的增益致平器(gain flattener)，在密集波分復用系統中的分插(add-drop)信道濾波器，雷射諧振器部件，或簡單的高效反射鏡。不象金屬鏡，其通常吸收百分之幾的入射光，介質鏡可以被製造成外反射率(externalreflectivities)接近100％。
一種典型的介質鏡是由兩種具有不同折射率的交替材料製成的介質的平面層疊(plannar stack)。雖然這些反射鏡不具有完整的光子能帶隙，但是最近已經表明這些鏡子可以被設計成在一個寬的、可選擇的頻率範圍內反射所有入射角和偏振狀態的光。這種進步激發了將非定向介質鏡用於要求在許多角度對光有強限制(confinement)或反射的實際應用的興趣，例如，光諧振腔或空腔波導管。
所有類型的介質鏡的應用程度一直受與製造有關的成本和複雜程度，以及與將這些鏡子沉積在非平面表面上相關的困難的阻礙，所述製造通常包括依次物理或化學沉積許多交替層。另外，所述反射鏡膜是通常是易碎的且不需要依靠支撐物的。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種鏡面結構。該鏡面結構包括限定尺寸的多個部件(feature)。所述部件包括硫屬玻璃與熱塑性聚合物的交替的空間單元，並這些空間單元以有序形式特別地設置，使得該結構具有高反射性。
根據本發明的另一方面，提供一種形成一鏡面結構的方法。該方法包括形成規定尺寸的多個部件。所述部件包括硫屬玻璃和熱塑性聚合物的交替空間單元。該方法進一步包括以有序形式特別地設置所述部件，使得該結構具有高反射性。
根據本發明的另一方面，提供了一種鏡面結構。該鏡面結構包括規定尺寸的多個部件。所述部件包括硫屬玻璃和熱塑性聚合物的交替空間單元。而且，所述空間單元的尺寸在1到20000納米之間。
根據本發明的另一方面，提供一種形成一鏡面結構的方法。該方法包括形成規定尺寸的多個部件。在每一個所述部件上形成多個硫屬玻璃和熱塑性聚合物的空間單元。而且，該空間單元的尺寸在1到20000納米之間。根據本發明的另一個方面，提供有一種鏡面結構。該鏡面結構包括限定尺寸的多層熱塑性聚合體，和限定尺寸的多層硫屬玻璃。該熱塑性聚合體層和硫屬玻璃層以有序的形式設置，使得該結構是高反射的。
在本發明的另一方面，提供一種形成一鏡面結構的方法。該方法包括形成多層限定尺寸的聚合物塑料，和多層限定尺寸的硫屬玻璃。熱塑性聚合物層和硫屬玻璃層以有序的形式設置。在該製作過程的某某點，熱塑性聚合物和硫屬玻璃同時共同進行熱處理以形成所述鏡面結構。在一個方案中，熱塑性聚合物層和硫屬玻璃層被捲起或堆疊，並在特定溫度下，所述熱塑性聚合物層和硫屬玻璃層被熱聚集在一起或粘結在一起，使得最後得到的結構是高反射的。


圖1是根據本發明的使用所選材料製成的200μmOD光纖的照片；圖2是具有在2.8和1.55之間交替的周期性折射率的一維光子晶體的光子能帶圖；圖3A-3B是外徑分別為400μm和200μm的介質光纖相對於同樣直徑的鍍金光纖的測得的反射譜；圖4A-4C是400μm外徑的光纖橫截面的SEM顯微照片；圖5是用於製作手徵波導(chiral waveguide)的膜的橫截面的顯微照片；以及圖6是PES-As2Se3拉制的光纖的顯微照片。
發明詳述在其上或其中具有多層介質鏡結構的聚合物光纖的製造過程中，本發明結合了兩種不同材料的一些優點。熱處理技術用於製造宏觀分層介質鏡結構然後將其縮小到亞微米長度尺度，因而在中紅外範圍建立一個光子能帶隙。材料的選擇包括一對非晶材料的經驗識別，例如聚醚碸(poly(ether-sulfone))(PES)和三硒化二砷(As2Se3)，它們具有本質上不同的折射率但在某一熱處理窗口內具有相似的熱力學性質。當與晶體材料相比，無定形材料，例如無機玻璃和一些熱塑性聚合物，其粘性隨溫度逐漸變化。這是因為當無定形材料從熔化狀態冷卻到玻璃狀態時缺少一級熱力學相變。缺少一級相變意味著自由體積和位形熵(configuration entropy)的連續變動，這些是粘性的控制因素；因此粘性不會隨著溫度的變化而急劇地變化。這種粘性的連續變化是最重要的因素之一，它使得無機玻璃和有機熱塑性通過高速熱處理來製作，例如，拉絲(drawing)，噴吹(blowing)，壓制(pressing)和擠壓(extrusion)。
在性質匹配上存在有嚴峻的困難，這是為了在製造非定向鏡面結構中使用相似的粘性熱處理必須考慮的。所選擇的材料應在一個寬的公共波長帶上具有低的光吸收率。它們在所關心的處理溫度應具有相似或可控的粘性，以使各層精確地保持期望的相對厚度比。另外，各層必須牢固地粘結在一起而千萬不能剝離，甚至在受到熱淬火時。
使用As2Se3的一個好處是它不僅是一種穩定的玻璃，而且它還是一種通過熱蒸發或濺射可以容易地沉積在薄膜中而不會離解的定比化合物(stoichiometric compound)。另外，As2Se3對於大約0.8到17μm的紅外輻射是透明的，在中紅外範圍內的折射率大約是2.8。PES是一種高性能的，尺寸穩定的熱塑性的，其折射率是1.55且對於從可見光範圍到中紅外範圍的電磁波是非常透明的。可以預料上述性質匹配可以通過選擇性地調整聚合物和玻璃的組合而得到進一步的優化。其他材料的組合，包括各種硫族化物、氧化物、滷化物或聚合物也是有潛在可能被用於達到相似的結果。
圖1是根據本發明用所選擇的材料製成的光纖的照片。在本實施例中，所選擇的材料被用來製成一個多層預成型棒(multilayerpreform rod)，其實際上是最終光纖的宏觀大小的型式。為了製造介質鏡光纖的預製棒，通過熱蒸發在獨立式的PES膜的每一側沉積一層As2Se3膜。該PES膜的厚度在0.1-10000μm之間。然後用手將這一張大膜捲成到外徑(OD)為2cm、25cm長的中空的PES棒的外部，以便形成一個具有大約20個PES和As2Se3交替層的結構。用這種方法，製造了一個具有20或更多層的周期性介質結構，而只有一次蒸汽沉積步驟是非常必需的。PES和As2Se3形成相同大小和尺寸的多個部件。這些部件被特別地排列成一種有序的形式。通過在低壓和高溫下在真空爐中加熱，該介質結構被固化為一個固體預製棒。
尤其是，所述介質結構具有一限定的次序或設計，即所述材料以一種規則的、可控的方式形成部件。所述部件可包括硫屬化物玻璃和熱塑性聚合物的空間單元，以及它們可具有周期、準周期的工程設計的(engineered)結構，或沒有嚴格的周期性，但這些部件仍然是有目的地排列的。要點是在最終結構中材料的部件安排(featurearrangement)不是隨機的或概率性的，而是使用後述的技術工程設計的或計劃好了的(designed)。該空間單元具有1-20000納米的尺寸大小。
隨後使用光纖拉絲塔(draw tower)將所得到的多層光纖預製棒熱力學拉製成亞微米層厚的數百米的多層光纖，從而在中紅外範圍建立一個光子能帶隙。從同樣的預製棒中拉製得到外徑在175-500μm範圍內變化的與目標的典型標準偏差為10μm的光纖，以通過熱形變展示反射譜的調整。通過在拉制過程中光纖的外徑(OD)的光學監測來精確地控制所述光能帶隙的頻譜位置，這後來通過對不同直徑的單根和多根光纖的反射性測量所驗證。使用多個預製棒，也可以拉製得到具有相同直徑但完全不同的頻譜特徵(spectral signatures)的各種光纖。所得到的介質鏡光纖，在可選擇的紅外波長範圍，達到或超過了鍍金光纖的反射率。
圖2是具有在2.8和1.55之間交替的周期性折射率的一維光子晶體的光子能帶圖。理論上，為了預測這些光纖的光譜響應，很容易計算相應於無限一維光子晶體的光子能帶結構。這允許在該結構中的傳播模和漸逝模的數學分析，其相應於實的和虛的布洛赫(Bloch)波數解。，電場矢量平行於橫向電場極化模的反射鏡的層界面，同樣，，磁場矢量平行於橫向磁場模的反射鏡的層界面。所述平行波矢量(ky)是平行於所述層界面的入射電磁波的矢量分量。從外部的周圍介質可以進入的相空間位於由掠射角條件ω＝cky/n0定義的光線(lightline)之間，在35°線之間的模相應於那些實驗取樣的模。中軸被規格化為一個具有包含一個高折射率和低折射率層的周期性的雙層的厚度α。
圖2描述了具有與這裡製造的鏡面結構相似的周期和折射率的一個無限大結構的光子能帶圖。顯示了3個光子能帶隙2、4和6，其中預計在0-35°角度範圍內是高反射率，並且基隙(fundamentalgap)包括外部非定向反射率(external omnidirectionalreflectivity)的範圍。灰色區域代表在所述結構內的傳播模，而白色區域代表衰逝模。淺黑色陰影梯形代表外非定向反射的區域。
圖3A-3B是相對於相同直徑的鍍金光纖，測量得到的外直徑分別為400μm和200μm的電解質光纖的反射譜。使用Nicolet/SpectraTec NicPlan紅外線顯微鏡和傅立葉變換紅外光譜儀(Magna 860)從單根光纖和平行光纖陣列測量該鏡面光纖反射率。該顯微鏡物鏡用於聚焦在所述光纖上，其數值孔徑為0.58。這形成了一個探測圓錐，其中關於所述結構的表面法線的反射角能從垂直入射變到大約35°，這是由顯微鏡物鏡的數值孔徑決定的。
如圖3A所示，被拉制到外徑為400μm的光纖呈現中心在3.5μm的波長的很強的反射能帶。測得的反射率譜與轉移矩陣方法(TMM)的模擬結果符合得很好，其中所述反射率在上述包括兩個極化模的角度範圍進行平均。
如圖3B所示，被拉制到外徑為200μm的光纖顯示了相似的中心在1.7μm附近的相似強的基本反射能帶。這種主要光能帶隙的移動清楚地圖示說明了通過熱形變處理在一個寬能帶範圍內反射率譜的精確工程設計。至少可以從小到200μm外徑的單個光纖測量到很強的光學特徵。在圖3B中，同時從多個光纖取樣被反射的光的光纖陣列測量與對單個光纖的結果一致。
這些反射率結果有力地表示經過多個熱處理過程的均勻層厚控制、良好的層間粘合和低相互擴散(low interdiffusion)。這通過下面要討論的如圖4所示的光纖橫截面的掃描顯微鏡(SEM)檢查得到證實。在本實施例中，外徑為400μm的光纖的厚度α為0.45，外徑為200μm的光纖的厚度α為0.45μm。所觀測到的層厚與測量到的反射率譜符合得很好。由於選擇了空心棒作為預製棒基體，該光纖在中心有一個空孔。在拉制過程中所述這些光纖反射鏡層發生均勻的形變。這種卷制起來的(roiled-up)反射鏡結構包括用於機械保護的用PES製成的雙外層，在大約3.2μm處形成反射率譜的一個明顯的吸收峰，如圖3A所示。
圖4A-4C是400μm外徑光纖截面的掃描顯微鏡顯微照片。整個光纖嵌入環氧樹脂中。圖4A顯示了整個光纖的橫截面，其具有環繞PES芯的鏡面結構。圖4B顯示了該光纖外部的大部分沒有明顯的缺陷，並且反射鏡結構與該光纖的基體粘結得很好。圖4C展示了在As2Se3(亮層)和PES(黑層)交替層內的順序和粘結。在分割過程中產生的應力在安裝用的環氧樹脂中產生一些裂紋，進一步展現了這些鏡面光纖的機械強度，所述環氧樹脂在該光纖界面被轉向。這批中的光纖用於圖3A中的反射率測量。
頻譜和直接成像數據的結合表明與圖2中的光子能帶圖非常相符。這是通過將圖2中顯示的400μm外徑光纖的光子能帶隙位置，連同掃描顯微鏡測量的α＝0.90μm的層間距，與圖3A中的經驗光譜反射數據相比較而總結出來的。與光子能帶圖中的29％相比較，對於400μm外徑光纖的所測量到的帶隙寬度範圍與中頻段之比為27％。
在拉制溫度下的伸長過程中流變特性的匹配是本發明的一個因素。在拉制溫度，所述材料應有足夠的流動性，在伸長時不會形成明顯的應力，但流動性也不能太大而使這些鏡面層失去其有序結構。在任何熱淬火過程期間熱膨脹係數(CTE)對薄膜的粘結和完整性都起到一定作用。PES的線性熱膨脹係數是55×10-6/℃，而As2Se3的線性熱膨脹係數是25×10-6/℃。在這裡所述的鏡面光纖(mirror-fiber)幾何形狀中，當包含了大量所述光纖的PES層在低於As2Se3的玻璃態轉變溫度下冷卻並收縮時通過將其置於壓縮狀態，熱膨脹係數不匹配實際上具有固化外部As2Se3層的作用，這很象通常有塗層的陶瓷體上的釉料一經高溫燒結後冷卻就變得堅韌一樣。
上述類型的材料和過程也可以用來降低平面介質鏡的成本，並且，使用各種高吞吐量技術產生很多新的共形鏡面幾何形狀(conformal mirror geometries)。這些光纖會導致新的光子晶體應用，包括柔韌的具有高反射率和獨特的頻譜指紋圖譜(spectralfingerprint)的柔韌的織物結構(woven structure)。
圖5是一用於形成全電介質手徵波導的膜的橫截面示意圖。在本實施例中，一種手徵波導結構經除滿360°之外的其他任何旋轉千萬不要是相同的。如果與該光纖垂直的平面經180°旋轉不能再現，那麼該光纖將具有一個區別性的偏手性(handedness)。
本發明的這一方面描述具有多種橫截面變化的光纖。致使光纖橫截面變化的一種簡單的方法是如前所述的使用卷制(rolling)方法。如果使用柔韌的材料，其可以被捲起來並拉制。在相反方向上被捲起的兩根同樣被拉制的光纖互為鏡像，因此具有手徵。
對於這種要作為波導的捲起來的且被拉制的結構，電磁輻射必須限定在該結構中。幾種方法可用來在光纖內產生導模。本發明提供了手徵裝置(chiral device)功能，其在被控制的層結構中的兩個介質材料之間的具有很大的折射率的反差。這種非定向反射鏡在美國專利申請US6,130,780號中介紹過，這裡作為參考結合在此。這種設計可以調諧到任何波長，從而產生損耗低波導。但這種設計並未提及金屬表面，因為它們強烈地吸收紅外線。對於這樣的非定向反射鏡要被捲起來並拉制，其材料的許多性質必須是兼容的。
該手徵波導(chiral waveguide)用前面討論的關於光纖的相同的技術製造。特別地，該手徵波導使用一中硫屬玻璃，例如As2Se3，和聚合物，如PES或聚醚醯亞胺(Polyetherimide)(PEI)。As2Se3的性質可以通過改變As-Se的比率以及通過攙雜各種元素來調節，所述元素包括鍺、碲和硫，但並不局限於這些元素。攙雜影響As2Se3的所有性質，並且因此可以用來細調其與低折射率介質材料的兼容性。As2Se3的光學性質給出可以製造非定向反射鏡的很寬的範圍。PES和PEI的分子量的變化也可以導致這些材料的性質的調節。在同一族中的其他聚合物和其他熱塑性塑料也是用於這些光纖的很好的備選材料。
得到PEI或PES膜後，As2Se3被沉積在一側上。然後將得到的膜加熱並拉制。如圖5所示，拉制後的膜仍保持凝聚性(coherency)，因為在As2Se3薄膜中沒有顯現的裂痕。尤其是，圖5示出一個表現了其熱力的兼容性的拉制後的膜。根據Goodfellow公司，PES的折射率被列為1.6。，PEI預計具有相似的折射率。
可以用包括熱蒸發、化學氣相沉積和濺射的方法沉積As2Se3，但並不局限與這些方法。可以用斜鍍(dipcoat)和旋鍍(spincoated)的方法將PES和PEI製成獨立的薄膜。大量的處理技術使得各種器件可以用這些材料製成。例如，一種蒸發/斜鍍技術可用來製造非手性(non-chiral)非定向反射光纖波導。一種蒸發/旋鍍技術可被用來製造一維非定向反射堆棧(stack)，其然後可以被加熱並塑成各種形狀，並在後期製作階段調諧到不同頻率。一種二維光子晶體光纖預製棒可以被製作並拉伸。
圖6是PES-As2Se3拉制光纖的顯微照片。一個卷制方法(rollingmethodology)被用來形成預製棒，其包括生產或獲得薄膜聚合物如PES和PEI的步驟，以及接下來在該薄膜聚合體上沉積高折射率材料，如As2Se3或其他硫屬玻璃。該膜被捲成預製棒結構。然後該預製棒被固化。該固化後的預製棒被加熱並被拉制來產生光纖，如圖6所示。上述步驟不一定都是必需的，其依賴於所選擇的材料系統，但這些步驟被列出來作為製造所述光纖的一般途徑。
作為上述步驟的一個例子，圖6給出了由PES和As2Se3製成的一個系統。應該注意的是這只是一個示例性的實施例，其他的實施例中也可以使用不同的材料組成。得到了25μm厚的獨立的PES膜，並通過熱蒸發在其兩側面上塗敷2μm厚的As2Se3膜。該厚度可以改變並且該塗層可以塗在一個或兩個側面上。還有，可以想到的是可以使用兩種以上的材料。然後該膜被緊緊地捲起來並然後用Teflon帶的包裝使其結合在一起。有多種卷制薄膜的方法，這裡僅僅是該技術的一個例子。許多其他方法可被用於卷制(rolled)光子晶體光纖。
捲起來之後，該預製棒被冷凝以除去夾在相鄰層之間的接合部位的空氣。為此，該預製棒被放在大約250℃的真空爐中加熱約18分鐘。然後，在仍然熱的時候該真空爐被重新加壓，然後所述預製棒被取出並在冷凍器中冷卻。還有其他的方法來完成這一處理，包括使用一個傳統的爐子或其他製冷技術。
在固化之後，用氫氟酸蝕刻出毛細管得到卷制的多層預製棒。所述蝕刻要進行大約1個小時。然後該預製棒在大約250℃被拉伸約5次以形成手性光子晶體光纖。橫截面樣品被切取並被塗敷用於用掃描顯微鏡檢測。
圖6顯示了該拉制光纖的橫截面的顯微照片。很明顯該橫截面通過除360°的倍數之外任何轉動下是可再生的，所以任何在光纖內的軸向變化都會導致手性結構。
另一個產生手徵波導的方法是用順次薄膜沉積的方法。通過薄膜處理技術一對熱力學兼容的材料都可以被沉積。這裡一個掩膜(mask)被用來露出圓柱基體的一小部分。第一種材料沉積後，無須旋轉該掩膜，第二種材料可被沉積。然後基質被轉動，該過程被重複。最終的結構與卷制的預製棒一樣。
一個簡單捲成的或拉制的在軸向沒有變化的波導有一些優點。當該結構不是手性的時，這一方法提供了一種製造低損耗光纖的簡單而節省成本的技術。如果相對於光波長所述光纖芯的尺寸較大，這種卷制的結構可能對光沒有任何影響，超出了理想的圓柱形光子晶體光纖。對於小芯的光纖，由於光纖橫截面缺乏無限旋轉對稱(infiniterotation symmetry)，可能有異常效果。由於缺少了這種對稱性，角動量不再守恆，結果在該光纖中產生奇異模結構。
雖然這裡用幾個優選實施例展示並描述了本發明，但在在不背離本發明精神實質範圍的情況下，可對其做各種改變和增減。
權利要求
1.一種包括限定尺寸的多個部件的鏡面結構，所述部件包括硫屬玻璃和熱塑性聚合物的多個空間單元，其以有序形式特別地設置，使得上述結構是高反射的。
2.如權利要求1所述的鏡面結構，其中所述部件被設置為周期性的形式。
3.如權利要求1所述的鏡面結構，其中所述的有序形式是工程設計的或計劃好的。
4.如權利要求1所述的鏡面結構，其中所述部件以贗周期的形式設置。
5.如權利要求1所述的鏡面結構，其中所述硫屬玻璃包括三硒化二砷。
6.如權利要求1所述的鏡面結構，其中所述熱塑性聚合物包括PES。
7.如權利要求1所述的鏡面結構，其中所述部件包括硫屬玻璃和熱塑性聚合物的交替層。
8.如權利要求7所述的鏡面結構，其中所述聚合物首先呈現為聚合物膜母體(precursor)。
9.如權利要求8所述的鏡面結構，其中所述硫屬玻璃和熱塑性聚合物的交替層是通過在所述聚合物膜沉積一層硫屬玻璃而形成的。
10.如權利要求9所述的鏡面結構，其中所述硫屬玻璃和熱塑性聚合物交替層是通過將覆蓋有硫屬玻璃的聚合物膜捲成或堆疊成多層結構而形成的。
11.如權利要求10所述的鏡面結構，其中所述硫屬玻璃的交替層是用熱輔助性處理而形成或粘結成多層結構。
12.如權利要求11所述的鏡面結構，其中所述硫屬玻璃的交替層通過拉伸而減小尺寸。
13.如權利要求11所述的鏡面結構，其中所述硫屬玻璃交替層是通過將所述多層結構放入特定溫度下的拉絲塔中並拉伸成尺寸更小的上述結構。
14.如權利要求7所述的鏡面結構，其中所述硫屬玻璃的交替層是通過將所述多層結構放在一個拉絲塔中拉伸成所述結構而形成。
15.如權利要求1所述的鏡面結構，其中所述部件是用熱輔助性處理形成或粘結成一多層結構。
16.一種有序結構，包括多個限定尺寸的部件，所述部件包括硫屬玻璃和熱塑性聚合物組成的多個空間單元，其中所述空間單元具有1到20000納米的尺寸。
17.如權利要求16所述的有序結構，所述部件包括硫屬玻璃和熱塑性聚合物組成的交替層。
18.如權利要求17所述的有序結構，其中所述聚合物首先呈現為聚合物膜母體。
19.如權利要求18所述的有序結構，其中硫屬玻璃的交替層是通過在所屬聚合物膜上沉積一層硫屬玻璃形成。
20.如權利要求19所述的有序結構，其中所述硫屬玻璃和熱塑性聚合物組成的交替層是通過將覆蓋有硫屬玻璃的聚合膜捲成或堆疊成一多層結構而形成。
21.如權利要求20所述的有序結構，其中使用熱輔助性處理形成或粘結成所述硫屬玻璃的交替層。
22.如權利要求21所述的有序結構，其中所述硫屬玻璃的交替層通過拉伸而減小尺寸。
23.如權利要求12所述的有序結構，其中所述硫屬玻璃的交替層是通過將所述多層結構放入特定溫度下的拉絲塔中並拉伸成尺寸更小的上述結構。
24.如權利要求17所述的有序結構，其中所述硫屬玻璃的交替層是通過將所述多層結構放在拉絲塔中拉伸成所述結構而形成。
25.如權利要求16所述的有序結構，其中使用熱輔助性處理將所述部件形成或粘結成多層結構。
26.一個製造鏡面結構的方法，該方法包括形成一限定尺寸的多個部件，所述部件包括硫屬玻璃和熱塑性聚合物組成的多個空間單元；而且將所述部件以有序的形式特別地設置，使得所述結構是高反射的。
27.如權利要求26所述的方法，其中所述部件以周期形式設置。
28.如權利要求26所述的方法，其中所述有序形式是工程設計的或計劃好的。
29.如權利要求26所述的方法，其中所述部件以贗周期形式設置。
30.如權利要求26所述的方法，其中所述硫屬玻璃包括三硒化二砷。
31.如權利要求26所述的方法，其中所述熱塑性聚合物包括PES。
32.如權利要求26所述的方法，其中所述部件包括硫屬玻璃和熱塑性聚合物的交替層。
33.如權利要求32所述的方法，其中所述聚合物首先呈現為聚合物膜母體。
34.如權利要求33所述的方法，其中所述硫屬玻璃的交替層是通過在所述聚合物膜上沉積一層硫屬玻璃而形成的。
35.如權利要求34所述的方法，其中所述硫屬玻璃和熱塑性聚合物的交替層是通過將覆蓋硫屬玻璃的聚合物膜捲成或堆疊成多層結構而形成的。
36.如權利要求35所述的方法，其中所述硫屬玻璃的交替層是使用熱輔助性處理形成或粘結成多層結構。
37.如權利要求36所述的方法，其中所述硫屬玻璃的交替層通過拉伸而減小尺寸。
38.如權利要求37所述的方法，其中所述硫屬玻璃的交替層是通過將所述多層結構放入特定溫度下的拉絲塔中拉伸成尺寸更小的上述結構。
39.如權利要求32所述的方法，其中所述硫屬玻璃的交替層是通過將所述多層結構放在一個拉絲塔中拉伸成所述結構而形成。
40.如權利要求26所述的方法，所述部件是用熱輔助性處理形成或粘結成一多層結構。
41.一種形成一有序結構的方法，該方法包括形成一限定尺寸的多個部件；和在每個所述部件上形成硫屬玻璃和熱塑性聚合物組成的多個空間單元；其中所述空間單元具有1到20000納米的尺寸。
42.如權利要求41所述的方法，所述部件包括硫屬玻璃和熱塑性聚合物組成的交替層。
43.如權利要求42所述的方法，其中所述聚合物首先呈現為聚合物膜母體。
44.如權利要求43所述的方法，其中硫屬玻璃的交替層是通過在所屬聚合物膜上沉積一層硫屬玻璃而形成的。
45.如權利要求44所述的方法，其中所述硫屬玻璃和熱塑性聚合物組成的交替層是通過將覆蓋有硫屬玻璃的聚合物膜捲成或堆疊成一多層結構而形成。
46.如權利要求45所述的方法，其中使用熱輔助性處理將所述硫屬玻璃交替層形成或粘結成多層結構。
47.如權利要求46所述的方法，其中所述硫屬玻璃的交替層是通過將所述多層結構放入特定溫度下的拉絲塔中拉伸成尺寸更小的上述結構。
48.如權利要求41所述的方法，其中使用熱輔助性處理將所述部件形成或粘結成多層結構。
49.一種鏡面結構，包括多層具有限定尺寸的熱塑性聚合物，和多層具有限定尺寸的硫屬玻璃；其中所述熱塑性聚合物層和所述硫屬玻璃層被設置成有序的形式，使得所述結構是高反射的。
50.如權利要求49所述的鏡面結構，其中所述有序形式是工程設計的或計劃好的。
51.如權利要求49所述的鏡面結構，其中所述硫屬玻璃包括三硒化二砷。
52.如權利要求49所述的鏡面結構，其中所述熱塑性聚合物包括PES。
53.如權利要求49所述的鏡面結構，其中所述硫屬玻璃層通過在聚合物膜上沉積硫屬玻璃層而形成。
54.如權利要53所述的鏡面結構，其中所述硫屬玻璃層和熱塑性聚合物層是在被卷制或堆疊後形成多層結構。
55.如權利要求54所述的鏡面結構，所述多層結構通過加熱被粘結或固化的。
56.如權利要求55所述的鏡面結構，所述多層結構放入特定溫度下的拉絲塔並拉伸成尺寸減小了的上述結構。
57.一種製造鏡面結構的方法，所述方法包括形成多層具有限定尺寸的熱塑性聚合物；形成多層具有限定尺寸的硫屬玻璃；和將所述熱塑性聚合物層和所述硫屬玻璃層設置成有序的形式；捲起或堆疊所述熱塑性聚合物層和所述硫屬玻璃層；和在特定溫度下拉伸所述熱塑性聚合物層和所述硫屬玻璃層，使得所述結構是高反射的。
58.如權利要求57所述的方法，其中所述硫屬玻璃包括三硒化二砷。
59.如權利要求57所述的方法，其中所述熱塑性聚合物包括PES。
60.如權利要求57所述的方法，其中所述硫屬玻璃層通過在聚合物膜上沉積多層硫屬玻璃而形成。
61.如權利要57所述的方法，其中所述硫屬玻璃層和熱塑性聚合物層是在被卷制或堆疊後形成多層結構。
62.如權利要求61所述的方法，其中所述多層結構是通過熱輔助性處理而形成或粘結成的。
63.如權利要求62所述的方法，所述多層結構被放入特定溫度下的拉絲塔中拉伸成尺寸更小的上述結構。
64.如權利要求57所述的方法，其中所述部件是用熱輔助性處理形成或粘結成多層結構。
65.一種光纖，包括限定尺寸的多個部件，所述部件包括被特別設置為一有序形式的多個空間單元，以使得所述光纖呈現高的外部反射率。
66.如權利要求65的光纖，其中所述部件以周期的形式設置。
67.如權利要求65的光纖，其中所述有序形式是工程設計的或計劃的。
68.如權利要求65的光纖，其中所述部件以準周期的形式設置。
69.如權利要求65的光纖，其中所述部件是用熱輔助性處理形成或粘結成一多層結構。
70.如權利要求65的光纖，其中所述部件包括硫屬玻璃和熱塑性聚合物組成的多個空間單元。
全文摘要
鏡面結構包括多個限定尺寸的特徵。該特徵包括硫屬化物玻璃和熱塑性聚合物的交替空間單元，並且以有序的形式特別排列，以使得該結構是高反射性的。熱輔助性的方法被引入用於形成這樣的結構。
文檔編號G02B6/02GK1559012SQ02818093
公開日2004年12月29日 申請日期2002年7月16日 優先權日2001年7月16日
發明者約爾·芬克, 尚頓·哈特, 加裡·馬斯卡利, 布拉克·泰梅爾庫蘭, 泰梅爾庫蘭, 哈特, 約爾 芬克, 馬斯卡利 申請人:麻省理工學院