專利名稱：三維光子學(xué)構(gòu)造體以及制備三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種三維光子學(xué)構(gòu)造體(photonic structure)和一種用于制備三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于制備具有多個位于樹脂中的特定位置上的無機(jī)構(gòu)件的三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法以及涉及一種由該方法制備的三維光子學(xué)構(gòu)造體。
2.現(xiàn)有技術(shù)描述光子學(xué)晶體包括周期性地位于特定物質(zhì)中的材料體，而每個材料體都具有不同于該特定材料介電常數(shù)的介電常數(shù)，且由于電磁波的相互干涉，光子學(xué)晶體完全反射具有特定波長的電磁波。該種完全被反射的電磁波的頻率在被稱作“光子學(xué)帶隙”的特定范圍內(nèi)。
當(dāng)電磁波進(jìn)入周期介電構(gòu)造體時，由布拉格衍射產(chǎn)生兩種駐波。一種駐波在具有低介電常數(shù)的區(qū)域振蕩，而另外一種駐波在具有高介電常數(shù)的區(qū)域內(nèi)振蕩。前者具有比后者大的能量級。即，能量級在彼此不同模式的兩種駐波的能量級之間的波不能進(jìn)入晶體，由此而產(chǎn)生光子學(xué)帶隙。
因為如上所述的光子學(xué)帶隙是通過布拉格衍射產(chǎn)生的，所以它需要相應(yīng)于波長的晶格常數(shù)，該晶格常數(shù)是在周期構(gòu)造體中的重復(fù)周期。在介電常數(shù)之間的差異的增加，增加了在介電相的振動能級之間的差異，由此增大了光子學(xué)帶隙。更高的介電常數(shù)降低了振動能。結(jié)果，光子學(xué)帶隙就遷移到較低頻率。
各種光子學(xué)晶體已經(jīng)被開發(fā)出來。為了完全反射三維電磁波，需要在所有方向產(chǎn)生光子學(xué)帶隙。適合該需要的光子學(xué)晶體包括例如金剛石結(jié)構(gòu)。然而，因為金剛石結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而難于制備這種金剛石結(jié)構(gòu)。目前進(jìn)行研究的是通過光造型(sterolithography)來制備光子學(xué)晶體的方法。
通過光造型制備光子學(xué)晶體的方法實例包括下面方法。
首先，例如，日本未審查專利申請出版物2000-341031公開了如下的一種用于制備光子學(xué)晶體的方法用由含粉末介電陶瓷的可光固化樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料，形成并依次堆積各自具有多個棒條的二維基本結(jié)構(gòu)，以通過光造型制備光子學(xué)晶體。
其次，例如，日文譯文專利出版物(Janpanese Translation PatentPublication)2001-502256公開了一種如下的方法制備由可光固化樹脂構(gòu)成的具有在預(yù)定位置形成的空隙的三維造型體(three-dimensionalcomponent)，然后由分散有介電陶瓷粉末的樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料填入到縫隙中。
例如，日本未審查專利申請出版物2001-237616公開了一種不使用光造型的方法，在該方法中，將含有粉末介電陶瓷的涂層以點狀圖形印刷在含有粉末高介電陶瓷的印刷電路基板上，然后所得印刷電路基板層疊并燒結(jié)。
然而，上述方法存在問題。
由在日本未審查專利申請出版物2000-341031和日文譯文專利出版物2001-502256中公開的這些方法，難于制備包含具有高介電常數(shù)的低損耗介電體的光子學(xué)晶體，這是因為在這些專利出版物中公開的方法中，分散有粉末介電陶瓷的樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料被用作電介質(zhì)。
日本未審查專利申請出版物2000-341031中公開的方法應(yīng)用由混合有粉末介電陶瓷的樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料的介電常數(shù)與存在于由復(fù)合材料構(gòu)成的棒條之間的空氣的介電常數(shù)之間的差異。在該情況下，因為復(fù)合材料的介電常數(shù)是通過樹脂和粉末介電陶瓷的混合比來決定的，因此上述在這些介電常數(shù)之間的差異僅通過復(fù)合材料的介電常數(shù)決定的。結(jié)果，所得光子學(xué)帶隙的范圍是有限的。
在日本未審查專利申請出版物2000-341031和日文譯文專利出版物2001-502256中公開的每種方法中，需要供應(yīng)液體光固化樹脂，以通過逐步降低平臺而在平臺上形成具有預(yù)定厚度的層。因此，使用具有高粘度的液體可光固化樹脂幾乎不能形成任何形狀。所以，特別是在日文譯文專利出版物2001-502256中公開的方法中，當(dāng)粉末介電陶瓷與液體可光固化樹脂混合時，粉末介電陶瓷的含量受到限制，即限制在約60％的上限。即使當(dāng)粉末介電陶瓷的含量為約60％時，該復(fù)合材料的介電常數(shù)為約所使用的介電陶瓷的介電常數(shù)的1/4或以下。因此，不能滿意地制備出高反差的光子學(xué)晶體。
另一方面，在日本未審查專利申請出版物2001-237616中公開的方法中，因為由粉末低介電陶瓷構(gòu)成的點只能印刷，這些點卻不能以基本上三維形狀形成。而且，這些點不能位于沿層疊方向的所需的位置上，這是因為由印刷電路基板導(dǎo)致的限制的緣故。此外，因為在燒結(jié)時印刷電路板和點收縮，因此，難于在燒結(jié)體的所需周期上排列這些點，因而難于形成所需的光子學(xué)帶隙。
發(fā)明概述為克服上述問題，本發(fā)明的優(yōu)選實施方案提供一種用于制備三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法以及通過該方法制備的三維光子學(xué)構(gòu)造體。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案提供一種用于制備具有多個由無機(jī)材料構(gòu)成的無機(jī)構(gòu)件和由可光固化樹脂材料構(gòu)成的、在其內(nèi)安置有多個無機(jī)構(gòu)件的樹脂基體的三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法。為克服上述問題，該方法包括下列步驟。
制備多個無機(jī)構(gòu)件和可光固化樹脂材料。進(jìn)行光造型步驟沿著層疊方向相繼并重復(fù)固化由可光固化樹脂材料構(gòu)成的層疊層，以形成三維造型體，以便在被三維造型體中的無機(jī)構(gòu)件占據(jù)的位置上形成填充有可光固化樹脂材料的空腔，其中所述三維造型體具有由可光固化樹脂材料構(gòu)成的多個固化樹脂層被層疊的結(jié)構(gòu)。當(dāng)在光造型步驟過程中在閉合空腔之前形成凹部時，進(jìn)行將無機(jī)構(gòu)件嵌入到凹部的嵌入子步，每一個凹部至少為相應(yīng)空腔的一部分并且具有每個無機(jī)構(gòu)件可以通過的開口，在每個凹部的表面和相應(yīng)無機(jī)構(gòu)件之間的每個間隙都填充有可光固化樹脂材料。在每個間隙之間中的可光固化樹脂材料可熱固化。
用于制備本發(fā)明優(yōu)選實施方案的三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法還包括以下步驟預(yù)先生成三維造型體形狀的三維數(shù)據(jù)，從三維數(shù)據(jù)生成分層數(shù)據(jù)(slice data)，所述的分層數(shù)據(jù)通過在基本上垂直于三維造型體層疊方向的方向上分層三維造型體而生成，然后從分層數(shù)據(jù)生成用于掃描激光的光柵數(shù)據(jù)，其中，在光造型步驟中，可光固化樹脂材料優(yōu)選通過掃描根據(jù)光柵數(shù)據(jù)的激光而以層形式被重復(fù)固化。
優(yōu)選使用具有比光固化樹脂材料的介電常數(shù)更大的介電常數(shù)的無機(jī)構(gòu)件。在該情況下，無機(jī)構(gòu)件優(yōu)選為陶瓷燒結(jié)體。
所使用的可光固化樹脂材料優(yōu)選為能夠在可光固化樹脂內(nèi)形成多個氣孔。
本發(fā)明也涉及一種通過上述方法制備的三維光子學(xué)構(gòu)造體。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，通過光造型步驟，制備了具有由光固化樹脂材料構(gòu)成的多個固化樹脂層層疊的結(jié)構(gòu)并具有包含光固化樹脂材料的空腔的三維造型體。此外，當(dāng)在光造型步驟過程中閉合空腔之前形成的凹部時，無機(jī)構(gòu)件嵌入到凹部中，所述每一個凹部至少為相應(yīng)空腔的一部分?？晒夤袒瘶渲牧媳Ａ粼诎疾恐小Ｈ缓?，在空腔內(nèi)的可光固化樹脂材料進(jìn)行熱固化。因此，多個無機(jī)構(gòu)件被安置在具有精確度的所需周期位置上。
而且，無機(jī)構(gòu)件可以單獨制備。因此，在嵌入到凹部之前，無機(jī)構(gòu)件的介電常數(shù)、尺寸、形狀和其它方面都可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)。這些介電常數(shù)、尺寸、形狀和其它方面都保存在所得到的三維光子學(xué)構(gòu)造體中。另外，多個無機(jī)構(gòu)件之間的距離可以根據(jù)需要而設(shè)定。
因此，由本發(fā)明優(yōu)選實施方案的三維光子學(xué)構(gòu)造體，獲得了對應(yīng)于所需要波長的光子學(xué)帶隙的作用。也獲得了滿意的寬光子學(xué)帶隙。結(jié)果，具有特定波長的電磁波可以在高反差的條件下屏蔽。例如，可以制備高效率的電磁波過濾器和電磁屏障。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案包括以下步驟預(yù)先生成三維造型體形狀的三維數(shù)據(jù)，從三維數(shù)據(jù)生成分層數(shù)據(jù)，所述分層數(shù)據(jù)通過在基本上垂直于三維造型體層疊方向的方向上將三維造型體分層而形成，然后從分層數(shù)據(jù)生成用于掃描激光的光柵數(shù)據(jù)，其中，在光造型步驟中，可光固化樹脂材料優(yōu)選通過掃描根據(jù)光柵數(shù)據(jù)的激光而以層形式被重復(fù)固化。因此，可以有效進(jìn)行在光造型步驟之前的制備步驟和光造型步驟。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，因為無機(jī)構(gòu)件的介電常數(shù)可以根據(jù)需要而調(diào)節(jié)，因此可以容易提供并使用具有比光固化樹脂材料更大介電常數(shù)的無機(jī)構(gòu)件。結(jié)果，可以制備在介電常數(shù)之間具有更大差異的光子學(xué)晶體。因此，容易增大光子學(xué)帶隙。
使用陶瓷燒結(jié)體作為上述的無機(jī)構(gòu)件沒有在無機(jī)構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生介電常數(shù)的不均勻分布。因此，容易制備具有所需光子學(xué)帶隙的三維光子學(xué)構(gòu)造體。另外，該無機(jī)構(gòu)件相對于溫度和濕度都穩(wěn)定。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，與沒有氣孔的可光固化樹脂材料相比，在可光固化樹脂材料內(nèi)能夠形成多個氣孔的可光固化樹脂材料降低了在三維光子學(xué)構(gòu)造體中的樹脂基體的介電常數(shù)。因此，獲得樹脂基體和無機(jī)構(gòu)件之間的介電常數(shù)的更大差別。
從下面參考附圖的優(yōu)選實施方案的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其它特征、要素、步驟、性能和優(yōu)點都將變得更加清楚。
附圖簡述

圖1所示為本發(fā)明優(yōu)選實施方案的三維光子學(xué)構(gòu)造體的透視圖，其中三維光子學(xué)構(gòu)造體的上部被切開。
圖2說明了生成三維造型體的分層數(shù)據(jù)的步驟，以制備圖1所示的三維光子學(xué)構(gòu)造體。
圖3是在制備三維光子學(xué)構(gòu)造體的光造型步驟中使用的光造型儀(stereolithograph)的正視示意圖。
圖4是三維造型體的部分橫截面圖并圖示了在用圖3所示的光造型儀按時間順序進(jìn)行的光造型步驟中在某些點上的狀態(tài)。
圖5所示為電磁波在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案制備的三維光子學(xué)構(gòu)造體中的傳播特性。
圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案的三維光子學(xué)構(gòu)造體的正視示意圖。
優(yōu)選實施方案詳述現(xiàn)在參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案的三維光子學(xué)構(gòu)造體1。在圖1中，為了示出三維光子學(xué)構(gòu)造體1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分，圖示了三維光子學(xué)構(gòu)造體1的上部被切斷的三維光子學(xué)構(gòu)造體1。
該三維光子學(xué)構(gòu)造體1提供有多個由無機(jī)材料構(gòu)成的無機(jī)構(gòu)件2和在其中放置有多個無機(jī)構(gòu)件2的樹脂基體3，所述樹脂基體3由可光固化樹脂材料構(gòu)成。
每個無機(jī)構(gòu)件2優(yōu)選具有比樹脂基體3的介電常數(shù)更大的介電常數(shù)，例如為陶瓷燒結(jié)體。限定無機(jī)構(gòu)件2的高介電陶瓷的實例包括BaTiO3、PbTiO3、NaVO3、(Ba，Sr)TiO3、KNbO3、LiTaO3、(Ba，Pb)ZrO3、Pb(Mg，W)ZrO3、Pb(Mg，Nb)ZrO3、Pb(Zr，Ti)O3、CaTiO3和TiO2。而且，限定無機(jī)構(gòu)件2的材料并沒有限制于上述的高介電陶瓷，但也包括例如高介電材料的晶體(可以使用單晶)和由高介電材料構(gòu)成的復(fù)合物。
如上所述，由高介電材料構(gòu)成的無機(jī)構(gòu)件2容易具有比由包含粉末介電陶瓷的樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料的介電常數(shù)更高的介電常數(shù)，并且在無機(jī)構(gòu)件內(nèi)獲得均勻的介電常數(shù)。另外，由陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的無機(jī)構(gòu)件2相對于例如溫度和濕度是穩(wěn)定的。
在該優(yōu)選實施方案中，無機(jī)構(gòu)件2具有球形形狀。然而，無機(jī)構(gòu)件2的形狀并不是限制于球形形狀，并且可以包括例如棱柱、多面體、菱面體、錐形和圓柱形。
限定樹脂基體3的可光固化樹脂材料的實例包括環(huán)氧可光固化樹脂和丙烯酸酯可光固化樹脂。為了調(diào)節(jié)這些光固化樹脂的介電常數(shù)，例如，可以將介電陶瓷粒子混合并分散到這些樹脂材料中。
在圖1所示的三維光子學(xué)構(gòu)造體1中，只有無機(jī)構(gòu)件2才有局部圖示。事實上，配置多個無機(jī)構(gòu)件2，以形成例如金剛石結(jié)構(gòu)。
為制備圖1所示的三維光子學(xué)構(gòu)造體1，進(jìn)行下列步驟。
要使用計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)程序設(shè)計對應(yīng)于待制備的三維光子學(xué)構(gòu)造體1的樹脂基體3的三維造型體，然后轉(zhuǎn)換成光造型(STL)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是由三角網(wǎng)近似的三維數(shù)據(jù)。
將STL數(shù)據(jù)輸入至計算機(jī)中。如圖2所示，從該STL數(shù)據(jù)中生成分層數(shù)據(jù)。該分層數(shù)據(jù)通過沿著垂直于三維造型體4的層疊方向的平面5將三維造型體4分層而生成。
接著，從分層數(shù)據(jù)中生成柵格數(shù)據(jù)。該柵格數(shù)據(jù)起著用于控制從激光光源7中發(fā)射的激光8如紫外激光掃描方式的掃描數(shù)據(jù)的作用，所述激光光源7裝備有圖3所示的光造型儀6。
因此，如圖2所示，確定被在三維造型體4由無機(jī)構(gòu)件2三維占據(jù)的位置9。
制備限定三維光子學(xué)構(gòu)造體1的多個無機(jī)構(gòu)件2和可光固化樹脂材料，然后。用圖3所示的光造型儀6進(jìn)行光造型。
圖3是光造型儀6的正視示意圖。
該光造型儀6提供有含有可光固化樹脂材料10的浴器11。用于在平臺12上制備三維造型體4(見圖4)的平臺12安置于浴器11中。如箭頭13所示，操作平臺12，以便逐步降低至預(yù)定高度。
在平臺12的上方安置掃描鏡15，掃描鏡15將從激光光源7發(fā)射的激光8反射至可光固化樹脂材料10的液面14上。安置掃描鏡15，以便可經(jīng)根據(jù)光柵數(shù)據(jù)改變反射角。該激光8由掃描鏡在由雙頭指針16指示的方向沿著液面14掃描。被激光8掃描到的可光固化樹脂材料10的部分被固化。
如圖3所示，安置平臺12，以在平臺12和液面14之間供給液體可光固化樹脂材料10，以形成具有預(yù)定厚度例如約100μm的層。液面通過刮板進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后過量的可光固化樹脂材料10返回到浴器11中。在該狀態(tài)下，激光8根據(jù)上述的柵格數(shù)據(jù)掃描通過可光固化樹脂材料10，這樣可光固化樹脂材料10在激光8輻照的部分固化成固化樹脂層17。
接著，平臺12在箭頭13所指的方向上移動，以便在所得固化樹脂層17和液面14之間不斷供應(yīng)可光固化樹脂材料，從而形成具有預(yù)定厚度的層。然后，激光8根據(jù)柵格數(shù)據(jù)重新掃描。以這種方式，形成由光固化樹脂材料10構(gòu)成的另一層固化樹脂層17。
如上所述，重復(fù)用激光8輻照形成固化樹脂層17和向下移動平臺12。如此，包括由光固化樹脂材料10構(gòu)成的多個層疊的固化樹脂層17的三維造型體4是通過沿著層疊方向從一端起相繼固化由可光固化樹脂材料10構(gòu)成的層疊層而制備的。
如圖4所示，當(dāng)三維造型體4通過上述光造型步驟制備時，空腔18在由無機(jī)構(gòu)件2占據(jù)的位置上形成。該空腔18填充有可光固化樹脂材料10。圖4圖示了在光造型步驟中發(fā)生的狀態(tài)；具體而言，圖4(1)圖示了在覆蓋空腔18之前的狀態(tài)。
如圖4(1)所示，當(dāng)凹部20，其每一個都包括在相應(yīng)空腔18的至少部分中并且包含每個無機(jī)構(gòu)件2可以通過的開口19，在覆蓋空腔18之前都是完整的，如圖4(2)所示，無機(jī)構(gòu)件2嵌入到各個的凹部20中。此時，可光固化樹脂材料10保留在每個凹部20的表面和相應(yīng)的無機(jī)材料構(gòu)件2之間。
在上述的將無機(jī)構(gòu)件2嵌入到凹部20的步驟中，在每個凹部20的可光固化樹脂材料10可以從開口19溢出。當(dāng)可光固化樹脂材料10的該溢出是不需要的時，溢出的可光固化樹脂材料10可以用例如刮板除去。
在上述的嵌入無機(jī)構(gòu)件2后，隨后進(jìn)行光造型步驟。如圖4(3)所示，凹部20用相應(yīng)的固化樹脂層17覆蓋，形成空腔18。
在參考圖4的該優(yōu)選實施方案中，當(dāng)每個具有能夠容納整個無機(jī)構(gòu)件2尺寸的凹部20形成時，將每個無機(jī)構(gòu)件2嵌入。備選地，當(dāng)每個具有能夠只容納例如無機(jī)構(gòu)件2的下半部的凹部20形成時，可以將每個無機(jī)構(gòu)件2嵌入到相應(yīng)凹部20中。
備選地，當(dāng)可光固化樹脂材料10粘度低時，在凹部20基本形成之前，可以將該無機(jī)構(gòu)件2安置在固化樹脂層17中的預(yù)定位置上，然后可以形成空腔19。
因此，可以制備層疊有多個固化樹脂層17的三維造型體4，該三維造型體4還包括多個位于預(yù)定位置上的空腔18，無機(jī)構(gòu)件2位于相應(yīng)的空腔18內(nèi)，而在每個空腔18內(nèi)填入可光固化樹脂材料10。
接著，進(jìn)行熱固化在空腔18內(nèi)的可光固化樹脂材料10的步驟。在該熱固化步驟中，熱處理例如在60℃下進(jìn)行4小時。通過該熱固化步驟，使每個無機(jī)構(gòu)件2與可光固化樹脂材料10接觸。當(dāng)可光固化樹脂材料10沒有固化并且未與每個無機(jī)構(gòu)件2接觸時，在對應(yīng)的無機(jī)構(gòu)件2周圍形成低介電部分。結(jié)果，有時不能根據(jù)需要形成光子學(xué)帶隙。
通過上述制備方法制備了作為本發(fā)明實例的三維光子學(xué)構(gòu)造體1，其晶格常數(shù)為約12mm且具有由穩(wěn)定的氧化鋯構(gòu)成的無機(jī)構(gòu)件2，所述的每個無機(jī)構(gòu)件為球形形狀并直徑為約3mm。將該三維光子學(xué)構(gòu)造體1放置在波導(dǎo)管中，然后測定它的電磁波傳播特性。結(jié)果，如圖5所示，觀察到寬的光子學(xué)帶隙。
圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個具體優(yōu)選實施方案的三維光子學(xué)構(gòu)造體21的正視示意圖。
在圖6中，陰影部分表示含有如圖1所示以恒定周期安置的無機(jī)構(gòu)件的區(qū)域22，而其它部分表示不含無機(jī)構(gòu)件、因而不含晶格的缺陷區(qū)域23。該缺陷區(qū)域23可以沿著層方向全部或部分形成。
即使對于如圖6所示的包括缺陷區(qū)域23的三維光子學(xué)構(gòu)造體21，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方案的方法也可以容易地形成。
如上所述，本發(fā)明參考優(yōu)選實施方案進(jìn)行描述。本發(fā)明可以在本發(fā)明的范圍之內(nèi)進(jìn)行改進(jìn)。
例如，在樹脂基體3內(nèi)具有多個氣孔的三維光子學(xué)構(gòu)造體可以用包含中空微膠囊的可光固化樹脂材料10制備。在該情況下，可以獲得具有更低介電常數(shù)的樹脂基體3。
在上述的優(yōu)選實施方案中，每個無機(jī)構(gòu)件2具有比樹脂基體3的介電常數(shù)大的介電常數(shù)。相反，例如，通過使用包含高介電陶瓷粒子的樹脂基體3，每個無機(jī)構(gòu)件2可以具有比樹脂基體3的介電常數(shù)小的介電常數(shù)。
如此，可以選擇無機(jī)材料部分和樹脂基體的介電常數(shù)的組合，以根據(jù)需要調(diào)節(jié)光子學(xué)帶隙。
在上述優(yōu)選的實施方案中，彼此具有相同尺寸并由相同的材料構(gòu)成的多個無機(jī)構(gòu)件2安置在三維光子學(xué)構(gòu)造體1中。備選地，可以提供相互具有不同尺寸和/或由不同材料構(gòu)成的至少兩種無機(jī)構(gòu)件。即，當(dāng)僅有具有相同尺寸和相同材料的無機(jī)構(gòu)件以恒定周期安置時，產(chǎn)生了光子學(xué)帶隙。因此，即使當(dāng)多種無機(jī)構(gòu)件安置在一個三維光子學(xué)構(gòu)造體中時，在這些無機(jī)構(gòu)件中，具有相同尺寸并由相同材料構(gòu)成的無機(jī)材料只需要以恒定周期安置。
在上述的優(yōu)選實施方案中，每個空腔具有對應(yīng)于各個無機(jī)構(gòu)件形狀的形狀。例如，當(dāng)每個具有球形形狀的無機(jī)構(gòu)件嵌入時，每個空腔可以具有圓柱體形狀。即，每個空腔并不總具有對應(yīng)于各個無機(jī)構(gòu)件形狀的形狀，前提條件是保持所需的位置。
可以將根據(jù)本發(fā)明的不同優(yōu)選實施方案的三維光子學(xué)構(gòu)造體用于制備例如高效電磁波過濾器和電磁波屏障，其需要在高反差的條件下屏蔽特定波長的電磁波。
雖然本發(fā)明就優(yōu)選實施方案進(jìn)行了描述，但對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，顯而易見的是所公開的發(fā)明可以通過多種方式進(jìn)行改進(jìn)，并且可以采用很多種除上述具體描述外的其它實施方案。因此，意欲由后附權(quán)利要求涵蓋本發(fā)明的所有落在本發(fā)明的實質(zhì)和范圍之內(nèi)的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于制備三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法，所述的三維光子學(xué)構(gòu)造體包括多個由無機(jī)材料構(gòu)成的無機(jī)構(gòu)件、和在其中安置有所述多個所述無機(jī)構(gòu)件的樹脂基體，所述的樹脂基體由光固化樹脂材料構(gòu)成，所述方法包含如下步驟分別制備所述多個無機(jī)構(gòu)件和所述光固化性樹脂材料；重復(fù)進(jìn)行光造型步驟，其采用通過反復(fù)對所述光固化性樹脂材料從層疊層方向的一方端側(cè)以層狀依次固化的光造型法，形成三維造型體，其中，所述三維造型體具有以下結(jié)構(gòu)，即形成有在應(yīng)配置所述無機(jī)構(gòu)件的位置上存在未固化的所述光固化性樹脂材料的空腔，且由被固化的所述光固化性樹脂材料構(gòu)成的多個固化樹脂層疊層而成；當(dāng)在光造型步驟過程中閉合所述空腔之前，在形成成為所述空腔的至少一部分的、能夠插入所述無機(jī)材料的開口的凹部的階段，以在所述凹部的內(nèi)面和所述無機(jī)構(gòu)件之間殘留未固化的所述光固化性樹脂材料的狀態(tài)，實施向所述凹部內(nèi)插入所述無機(jī)構(gòu)件的步驟；熱固化保留在所述空腔中的未固化的所述光固化性樹脂材料。
2.如權(quán)利要求1所述的用于制備三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法，其特征是進(jìn)一步包含如下步驟預(yù)先將三維造型體形狀作為三維數(shù)據(jù)獲??；從所述三維數(shù)據(jù)中生成分層數(shù)據(jù)，所述分層數(shù)據(jù)通過在垂直于所述三維造型體的層疊方向的方向上，將三維造型體分層而生成；從所述分層數(shù)據(jù)生成激光的光柵數(shù)據(jù)，其中，在所述光造型步驟中，通過掃描基于光柵數(shù)據(jù)的激光，而反復(fù)對所述光固化性樹脂材料以層狀固化。
3.如權(quán)利要求1所述的用于制備三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法，其中所述無機(jī)構(gòu)件具有比所述光固化樹脂材料的介電常數(shù)大的介電常數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的用于制備三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法，其中每個所述無機(jī)構(gòu)件為陶瓷燒結(jié)體。
5.如權(quán)利要求1所述的用于制備三維光子學(xué)構(gòu)造體的方法，其中，作為所述光固化性樹脂材料，使用能在內(nèi)部形成多個氣孔的光固化性樹脂材料。
6.一種由權(quán)利要求1～5任何一項所述的方法制備的三維光子學(xué)構(gòu)造體。
全文摘要
通過光造型制備一種三維造型體，其具有包含可光固化樹脂材料的空腔并且具有多個由光固化樹脂材料構(gòu)成的固化樹脂層層疊的結(jié)構(gòu)。當(dāng)在覆蓋空腔之前形成凹部時，將無機(jī)構(gòu)件嵌入到凹部，每個所述凹部為相應(yīng)空腔的至少一部分并保留有可光固化樹脂材料。當(dāng)所述三維造型體完成時，將保留在空腔中的可光固化樹脂材料熱固化。如此，有效地制備了在樹脂基體內(nèi)具有多個精確安置在所需的周期位置上的無機(jī)構(gòu)件的三維光子學(xué)構(gòu)造體。
文檔編號H01L31/0256GK1700980SQ20048000085
公開日2005年11月23日 申請日期2004年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者中川卓二, 脅野喜久男 申請人:株式會社村田制作所