Полимерная интегральная оптика: субмикронные лазерные технологии, новые материалы, устройства, методы исследования

Полимерные материалы являются перспективными для создания различных интегрально – оптических устройств на основе канальных волноводов для высокоскоростных дата и телекоммуникаций в силу их высоких функциональных возможностей, технологичности и низкой стоимости при массовом производстве. Формирование полимерных волноводов для интегральной оптики и фотоники, в особенности для С – диапазона длин волн 1530 – 1565 нм, требует создания новых мономеров, обладающих комплексом полезных свойств. Во-первых, они должны иметь высокую оптическую прозрачность во всех трех «телекоммуникационных» областях спектра вблизи 0.85, 1.3 и 1.55 мкм. Во-вторых, обладать низкой материальной дисперсией, которая определяет предельные скорости передачи данных по оптическому волноводу. В-третьих, мономеры должны иметь высокую активность в процессе радикальной фотополимеризации, что позволяет использовать для формирования волноводов хорошо разработанные методы контактной УФ фотолитографии и прямого лазерного рисования. Также они должны обладать высоким пространственным разрешением, что дает возможность создавать поверхностные рельефные структуры на микронном и субмикронном уровне. В настоящее время считается, что наилучшими материалами, удовлетворяющими всем этим требованиям, являются альфа-фторакрилаты, имеющие максимально высокую степень фторирования. Однако фторсодержащие (и особенно перфторированные) мономеры могут быть изготовлены только в ходе длительных и трудоемких реакций синтеза, поэтому стоимость таких мономеров существенно выше, чем стоимость их углеводородных аналогов. В целом, создание фторсодержащих мономеров и полимеров является уникальной областью химического материаловедения, которая имеется только в некоторых наиболее экономически развитых странах мира, в том числе в России. Данный проект направлен на разработку новых фторсодержащих полимерных материалов. Эти материалы могут быть использованы для создания высокоскоростных интегрально - оптических систем, например, оптических шин передачи данных для микропроцессорных вычислительных устройств на печатных платах (супер – ЭВМ), мультиплексоров - демультиплексоров для волоконно – оптических линий связи с многоволновым уплотнением каналов, высокоскоростных волноводных модуляторов и переключателей и т.д. Второй важнейшей задачей проекта является разработка новых лазерных технологий для формирования полимерных элементов интегрально – оптических устройств с пространственным разрешением на уровне лучше одного микрона. Такие технологии включают УФ фотолитографию, совмещенную с методом фронтальной полимеризации, полимеризацию композиций без использования фотоинициаторов под действием актинического излучения с длиной волны короче 260 нм, метод лазерного фотоосветления композитных полимеров с внедренными электрооптичсекими хромофорами.