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EP1428049B1

Optical and optoelectronic articles

Abstract

Optical and optoelectronic articles incorporating an amorphous diamond-like film are disclosed. Specifically, the invention includes optical or optoelectronic articles containing an amorphous diamond-like film overlying two or more proximate substrates, and to methods of making optical and optoelectronic articles. In certain implementations, the film comprises at least about 30 atomic percent carbon, from about 0 to about 50 atomic percent silicon, and from about 0 to about 50 atomic percent oxygen on a hydrogen-free basis. Another embodiment includes optical or optoelectronic articles containing an amorphous diamond-like film that is further coated with a metallic or polymeric material for attachment to a device package.

EP1428049B1, drawing sheet 1
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Expired 19 September 2022, 4 years ago.

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22 claims: 22 independent, 0 dependent

  1. 1
    An optical or optoelectronic article comprising:an optical glass substrate (12);a polymeric substrate (16) proximate the optical glass substrate;anda film deposited on at least a portion of the glass substrate and at least a portion of the polymeric substrate, and covering a transition zone (22) where the polymeric substrate ends and the exposed optical glass substrate begins, characterised in that said film is an amorphous diamond-like film (20). Article optique ou optoélectronique comprenant : un substrat en verre optique (12) ;un substrat polymère (16) à proximité du substrat en verre optique ;etun film déposé sur au moins une partie du substrat en verre et au moins une partie du substrat polymère, et couvrant une zone de transition (22) où le substrat polymère finit et le substrat en verre optique exposé commence, caractérisé en ce queledit film est un film de type diamant amorphe (20). Optischer oder optoelektronischer Artikel, umfassend: ein optisches Glassubstrat (12);ein polymeres Substrat (16) in unmittelbarer Nähe des optischen Glassubstrats undeinen Film, der auf mindestens einem Abschnitt des Glassubstrats und mindestens einem Abschnitt des polymeren Substrats abgesetzt ist und eine Übergangszone (22) bedeckt, wo das polymere Substrat endet und das freiliegende optische Glassubstrat beginnt, dadurch gekennzeichnet, dass der Film ein amorpher diamantartiger Film (20) ist.
  2. 2
    Article selon la revendication 1, dans lequel le film de type diamant est choisi dans le groupe constitué par le carbone de type diamant, le verre de type diamant, les réseaux de type diamant, les nanocomposites de type diamant interpénétrants, et les combinaisons de ceux-ci. Artikel nach Anspruch 1, wobei der diamantartige Film aus der Gruppe bestehend aus diamantartigem Kohlenstoff, diamantartigem Glas, diamantartigem Netzwerk, einander durchdringenden diamantartigen Nanokomposits und Kombinationen davon ausgewählt ist. The article of claim 1, wherein the diamond-like film is selected from the group consisting of diamond-like carbon, diamond-like glass, diamond-like network, interpenetrating diamond-like nanocomposites, and combinations thereof.
  3. 3
    Article selon la revendication 1, dans lequel le film de type diamant comprend au moins environ 25 pour cent en atomes de carbone, d'environ 0 à environ 50 pour cent en atomes de silicium, et d'environ 0 à environ 50 pour cent en atomes d'oxygène sur une base sans hydrogène. Artikel nach Anspruch 1, wobei der diamantartige Film mindestens etwa 25 Atom-% Kohlenstoff, etwa 0 bis etwa 50 Atom-% Silicium und etwa 0 bis etwa 50 Atom-% Sauerstoff auf wasserstofffreier Basis umfasst. The article of claim 1, wherein the diamond-like film comprises at least about 25 atomic percent carbon, from about 0 to about 50 atomic percent silicon, and from about 0 to about 50 atomic percent oxygen on a hydrogen-free basis.
  4. 4
    Article selon la revendication 1, dans lequel le film de type diamant comprend d'environ 30 à environ 70 pour cent en atomes de carbone, d'environ 20 à environ 40 pour cent en atomes de silicium, et d'environ 20 à environ 40 pour cent en atomes d'oxygène sur une base sans hydrogène. Artikel nach Anspruch 1, wobei der diamantartige Film etwa 30 bis etwa 70 Atom-% Kohlenstoff, etwa 20 bis etwa 40 Atom-% Silicium und etwa 20 bis etwa 40 Atom-% Sauerstoff auf wasserstofffreier Basis umfasst. The article of claim 1, wherein the diamond-like film comprises from about 30 to about 70 atomic percent carbon, from about 20 to about 40 atomic percent silicon, and from about 20 to about 40 atomic percent oxygen on a hydrogen-free basis.
  5. 5
    Article selon la revendication 1, dans lequel le film de type diamant possède une épaisseur moyenne d'environ 0,01 à environ 100 microns. Artikel nach Anspruch 1, wobei der diamantartige Film eine durchschnittliche Dicke von etwa 0,01 bis etwa 100 µm hat. The article of claim 1, wherein the diamond-like film has an average thickness from about 0.01 to about 100 microns.
  6. 6
    Article selon la revendication 1, dans lequel le substrat en verre est un guide d'ondes. Artikel nach Anspruch 1, wobei das Glassubstrat ein Wellenleiter ist. The article of claim 1, wherein the glass substrate is a waveguide.
  7. 7
    Article selon la revendication 6, dans lequel le guide d'ondes est une fibre optique. Artikel nach Anspruch 6, wobei der Wellenleiter eine optische Faser ist. The article of claim 6, wherein the waveguide is an optical fiber.
  8. 8
    Article selon la revendication 1, dans lequel le film de type diamant fournit un joint hermétique entre le substrat en verre et le substrat polymère. Artikel nach Anspruch 1, wobei der diamantartige Film eine hermetische Siegelung zwischen dem Glassubstrat und dem polymeren Substrat schafft. The article of claim 1, wherein the diamond-like film provides a hermetic seal between the glass substrate and the polymeric substrate.
  9. 9
    Article selon la revendication 1, dans lequel le film de type diamant est stable à des températures supérieures à 300°C. Artikel nach Anspruch 1, wobei der diamantartige Film bei Temperaturen oberhalb von 300°C stabil ist. The article of claim 1, wherein the diamond-like film is stable at temperatures above 300 °C.
  10. 10
    Article selon la revendication 1, comprenant en outre au moins un revêtement sur le film de type diamant. Artikel nach Anspruch 1, der ferner mindestens eine Beschichtung auf dem diamantartigen Film umfasst. The article of claim 1, further comprising at least one coating on the diamond-like film.
  11. 11
    Article selon la revendication 10, dans lequel le revêtement extérieur est un verre de scellement, un métal ou une composition polymère. Artikel nach Anspruch 10, wobei die äußerste Beschichtung Glaslot, Metall oder eine polymere Zusammensetzung ist. The article of claim 10 wherein the outermost coating is glass solder, metal, or a polymeric composition.
  12. 12
    Article selon la revendication 11, dans lequel le métal comprend une première couche de nickel et une seconde couche d'or. Artikel nach Anspruch 11, wobei das Metall eine erste Schicht aus Nickel und eine zweite Schicht aus Gold umfasst. The article of claim 11, wherein the metal comprises a first layer of nickel and a second layer of gold.
  13. 13
    Article selon la revendication 1, dans lequel le substrat polymère est choisi dans le groupe comprenant l'époxy-résine, le silicone, le polyimide, l'acrylate, le polymère fluoré, et les combinaisons de ceux-ci. Artikel nach Anspruch 1, wobei das polymere Substrat aus der Gruppe umfassend Epoxid, Silikon, Polyimid, Acrylat, fluoriertes Polymer und Kombinationen davon ausgewählt ist. The article of claim 1, wherein the polymeric substrate is selected from the group comprising epoxy, silicone, polyimide, acrylate, fluorinated polymer, and combinations thereof.
  14. 14
    Article selon la revendication 1, l'article étant choisi dans le groupe comprenant un module laser, un module amplificateur optique, une fibre amorce, un emballage thermique, un module amplificateur optique, un module commutateur optique, un dispositif de compensation de la dispersion, une unité de multiplexage/démultiplexage optique, et un récepteur optique. Artikel nach Anspruch 1, wobei der Artikel aus der Gruppe umfassend ein Lasermodul, ein optisches Verstärkermodul, eine faseroptische Anschlusslitze, eine thermische Packung, ein optisches Verstärkermodul, ein optisches Schaltermodul, eine Streuungskompensationsvorrichtung, eine optische Multiplexer/Demultiplexer-Einheit oder einen optischen Empfänger ausgewählt ist. The article of claim 1, wherein the article is selected from the group comprising a laser module, anoptical amplifier module, a fiber optic pigtail, a thermal package, an optical amplifier module, a optical switch module, a dispersion compensation device, an optical multiplexer/demultiplexer unit, or an optical receiver.
  15. 15
    Article selon la revendication 1, comprenant en outre :un revêtement déposé sur au moins une partie du film de type diamant amorphe ;etun emballage enfermant au moins une partie du film de type diamant amorphe. Artikel nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Beschichtung, die auf mindestens einem Abschnitt des amorphen diamantartigen Films abgesetzt ist;undeine Packung, die mindestens einen Abschnitt des amorphen diamantartigen Films umschließt. The article of claim 1, further comprising: a coating deposited on at least a portion of the amorphous diamond-like film;anda package enclosing at least a portion of the amorphous diamond-like film.
  16. 16
    Article optique selon la revendication 15, comprenant en outre un moyen de fixation pour coller l'emballage au film de type diamant amorphe. Optischer Artikel nach Anspruch 15, ferner umfassend ein Befestigungsmittel, um die Packung an den amorphen diamantartigen Film zu kleben. The optical article of claim 15, further comprising an attaching means to adhere the package to the amorphous diamond-like film..
  17. 17
    Article optique selon la revendication 15, dans lequel le revêtement est métallique ou polymère. Optischer Artikel nach Anspruch 15, wobei die Beschichtung metallisch oder polymer ist. The optical article of claim 15, where the coating is metallic or polymeric.
  18. 18
    Article optique selon la revendication 16, dans lequel le moyen de fixation est une brasure tendre, un fritté de verre ou une soudure laser. Optischer Artikel nach Anspruch 16, wobei das Befestigungsmittel Lot, Glasfritte oder eine Laserschweißung ist. The optical article of claim 16, wherein the attaching means is solder;glass frit, or a laser weld.
  19. 19
    A method of depositing a diamond-like film onto a glass and polymeric substrate, the method comprising:a. providing a capacitively coupled reactor system, comprising at least one grounded and one powered electrode in an evacuable reaction chamber;b. at least partially evacuating the chamber;c. applying radio frequency power to at least one electrode;d. introducing a carbon-containing source into the chamber to form a plasma comprising reactive species in proximity to the electrodes and to further form an ion sheath proximate at least one electrode;ande. exposing an article containing a glass substrate and a proximate polymeric substrate to the reactive species within the ion sheath to form an amorphous diamond-like film on at least the portion where the glass substrate and the polymeric substrate are proximate, such that said amorphous diamond-like film covers a transition zone where the polymeric substrate ends and the exposed optical glass substrate begins. Procédé de dépôt d'un film de type diamant sur un substrat en verre et polymère, le procédé comprenant : a. la fourniture d'un système de réacteur couplé capacitivement comprenant au moins une électrode mise à la terre et une électrode alimentée dans une chambre de réaction évacuable ;b. l'évacuation au moins partielle de la chambre ;c. l'application d'une puissance radiofréquence à au moins une électrode ;d. l'introduction d'une source contenant du carbone dans la chambre pour former un plasma comprenant des espèces réactives à proximité des électrodes et pour former en outre une gaine d'ions à proximité d'au moins une électrode ;ete. l'exposition d'un article contenant un substrat en verre et un substrat polymère à proximité aux espèces réactives à l'intérieur de la gaine d'ions pour former un film de type diamant amorphe sur au moins une partie où le substrat en verre et le substrat polymère sont proches, de telle sorte que ledit film de type diamant amorphe couvre une zone de transition où le substrat polymère finit et le substrat en verre optique exposé commence. Verfahren zum Absetzen eines diamantartigen Films auf ein Glas- und polymeres Substrat, wobei das Verfahren umfasst: a. Schaffen eines kapazitiv gekoppelten Reaktorsystems, das mindestens eine geerdete und eine stromführende Elektrode in einer evakuierbaren Reaktionskammer umfasst;b. mindestens partielles Evakuieren der Kammer;c. Zuführen von Radiofrequenzstrom zu mindestens einer Elektrode;d. Einbringen einer kohlenstoffhaltigen Quelle in die Kammer, um ein Plasma zu bilden, das reaktive Spezies in unmittelbarer Nähe der Elektroden umfasst, und um ferner eine Ionenhülle in unmittelbarer Nähe von mindestens einer Elektrode zu bilden;unde. Einwirkenlassen der reaktiven Spezies innerhalb der Ionenhülle auf einen Artikel, der ein Glassubstrat und ein unmittelbar in der Nähe befindliches polymeres Substrat enthält, zur Bildung eines amorphen diamantartigen Films auf mindestens dem Abschnitt, wo sich das Glassubstrat und das polymere Substrat unmittelbar annähern, so dass der amorphe diamantartige Film eine Übergangszone bedeckt, wo das polymere Substrat endet und das freiliegende optische Glassubstrat beginnt.
  20. 20
    Procédé selon la revendication 19 comprenant en outre l'étape de pré-nettoyage de l'article avant application d'un film de type diamant. The method of claim 19 further comprising the step of pre-cleaning the article before applying a diamond-like film. Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend den Schritt der Vorreinigung des Artikels, bevor ein diamantartiger Film aufgebracht wird.
  21. 21
    Procédé selon la revendication 19 comprenant en outre l'étape de post-recuit du film de type diamant. The method of claim 19 further comprising the step of post-annealing the diamond-like film. Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend den Schritt des nachträglichen Temperns des diamantartigen Films.
  22. 22
    A method of making an optical or optoelectronic package comprising:a. providing a capacitively coupled reactor system, comprising at least two electrodes in an evacuable reaction chamber;b. at least partially evacuating the chamber;c. pre-cleaning an article containing a glass substrate and a proximate polymeric substrate,d. applying radio frequency power to at least one electrode;e. introducing a carbon-containing source into the chamber to form a plasma comprising reactive species in proximity to the electrodes and to further form an ion sheath proximate at least one electrode;e. exposing at least a portion of an article containing a glass substrate and a proximate polymeric substrate to the reactive species within the ion sheath to form an amorphous diamond-like film on at least the portion where the glass substrate and the polymeric substrate are proximate, such that said amorphous diamond-like film covers a transition zone where the polymeric substrate ends and the exposed optical glass substrate begins;f. post-annealing the diamond-like film;g. metalizing at least a portion of the substrate coated with amorphous diamond-like film;andh. affixing a portion of the metal to a package. Procédé de fabrication d'un emballage optique ou optoélectronique comprenant : a. la fourniture d'un système de réacteur couplé capacitivement comprenant au moins deux électrodes dans une chambre de réaction évacuable ;b. l'évacuation au moins partielle de la chambre ;c. le pré-nettoyage d'un article contenant un substrat en verre et un substrat polymère à proximité ;d. l'application d'une puissance radiofréquence à au moins une électrode ;e. l'introduction d'une source contenant du carbone dans la chambre pour former un plasma comprenant des espèces réactives à proximité des électrodes et pour former en outre une gaine d'ions à proximité d'au moins une électrode ;f. l'exposition d'au moins une partie d'un article contenant un substrat en verre et un substrat polymère à proximité aux espèces réactives à l'intérieur de la gaine d'ions pour former un film de type diamant amorphe sur au moins la partie où le substrat en verre et le substrat polymère sont proches, de telle sorte que ledit film de type diamant amorphe couvre une zone de transition où le substrat polymère finit et le substrat en verre optique exposé commence ;g. le post-recuit du film de type diamant ;h. la métallisation d'au moins une partie du substrat recouvert par le film de type diamant amorphe ;eti. la fixation d'une partie du métal à un emballage. Verfahren zur Herstellung einer optischen oder optoelektronischen Packung, umfassend: a. Bereitstellen eines kapazitiv gekoppelten Reaktorsystems, das mindestens zwei Elektroden in einer evakuierbaren Reaktionskammer umfasst;b. mindestens partielles Evakuieren der Kammer;c. Vorreinigen eines Artikels, der ein Glassubstrat und ein unmittelbar in der Nähe befindliches polymeres Substrat enthält;d. Zuführen von Radiofrequenzstrom zu mindestens einer Elektrode;e. Einbringen einer kohlenstoffhaltigen Quelle in die Kammer, um ein Plasma zu bilden, das reaktive Spezies in unmittelbarer Nähe der Elektroden umfasst, und um ferner eine Ionenhülle in unmittelbarer Nähe von mindestens einer Elektrode zu bilden;f. Einwirkenlassen der reaktiven Spezies innerhalb der Ionenhülle auf mindestens einen Abschnitt eines Artikels, der ein Glassubstrat und ein unmittelbar in der Nähe befindliches polymeres Substrat enthält, zur Bildung eines amorphen diamantartigen Films auf mindestens dem Abschnitt, wo sich das Glassubstrat und das polymere Substrat unmittelbar annähern, so dass der amorphe diamantartige Film eine Übergangszone bedeckt, wo das polymere Substrat endet und das freiliegende optische Glassubstrat beginnt;g. Nachtempern des diamantartigen Films;h. Metallisieren mindestens eines Abschnitts des Substrats, der mit amorphem diamantartigem Film beschichtet ist;undi. Befestigen eines Abschnitts des Metalls an einer Packung.
Independent claims22