ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области электроники, а именно к оптоэлектронному устройству (оптрону).
Из уровня техники [патент RU 2263999 С1, опубл. 10.11.2005] известна конструкция оптрона, содержащая расположенные в непрозрачном корпусе светоизлучатель, фотоприемник и размещенный между ними оптический слой в виде оптически прозрачного компаунда. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
В основу предлагаемой полезной модели положена задача достижения следующего технического результата: повышение электротехнических и оптических свойств оптического слоя и, соответственно, эффективности и надежности работы оптрона в целом.
Решение поставленной задачи с достижением указанного технического результата обеспечивается тем, что в оптоэлектронном устройстве, содержащем расположенные в непрозрачном корпусе светоизлучатель, фотоприемник и размещенный между ними оптический слой в виде оптически прозрачного компаунда, согласно заявленной полезной модели, оптически прозрачный компаунд выполнен из материала на основе фото-термоотверждаемой полимерной композиции, содержащей в качестве сополимеризующихся компонентов олигокарбонатметакрилат и производное бензоциклобутена, а также фотоинициатор при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:
олигокарбонатметакрилат
6÷7
производное бензоциклобутена
2,5÷3,5
фотоинициатор
0,3÷0,5
В одном из предпочтительных вариантов, в качестве производного бензоциклобутена используется бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триен-3-ил-метиловый эфир 2-метилакриловой кислоты.
Использование в заявленной конструкции оптрона оптически прозрачного компаунда на основе фото-термоотверждаемой полимерной композиции, содержащей в качестве сополимеризующихся компонентов олигокарбонатметакрилат и производное бензоциклобутена (например, бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триен-3-ил-метиловый эфир 2-метилакриловой кислоты) при заявленном соотношении массовых частей обеспечивает как существенное повышении напряжения пробоя и, следовательно, улучшение диэлектрических свойств оптического слоя, так и высокое светопропускание и показатель преломления материала оптического слоя близкий к показателю преломления материала светоизлучателя и фотоприемника, что повышает эффективность и надежность работы оптрона в целом.
На чертеже схематично представлен общий вид оптрона.
Оптрон содержит расположенные в корпусе 1 из оптически непрозрачного компаунда: светоизлучатель 2, фотоприемник 3 и размещенный между ними оптический слой 4, который выполнен в виде оптически прозрачного компаунда из материала, полученного путем последовательной фото- и термополимеризации фото-термоотверждаемой полимерной композиции, содержащей в качестве сополимеризующихся компонентов олигокарбонатметакрилат в количестве 6÷7 масс. ч. и производное бензоциклобутена в количестве 2,5÷3,5 масс. ч. (предпочтительно, бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триен-3-ил-метиловый эфир 2-метилакриловой кислоты) и 0,3÷0,5 масс. ч. фотоинициатора. Например, фотоинициатор может использоваться торговой марки Darocur 4265, который содержит 50% дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфин оксида (торговая марка Darocur ТРО) и 50% 2-гидрокси-2-метилпропиофенона (торговая марка Darocur 1173).
Исходное производное бензоциклобутена в виде бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триен-3-ил-метиловый эфир 2-метилакриловой кислоты приготовляют в результате 3-х стадийного синтеза из коммерчески доступного 3-бром-бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триена. На первой стадии 3-бром-бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триен (1 эквивалент) последовательно взаимодействует с 1 эквивалентом магниевого порошка в среде безводного тетрагидрофурана при комнатной температуре и диметилформамидом (1 эквивалент) с образованием промежуточного бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триен-3-карбальдегида. На второй стадии бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триен-3-карбальдегид взаимодействует с избытком натрия боргидрида с образованием бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триен-3-ил метанола. На третьей стадии бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триен-3-ил метанол (1 эквивалент) ацилируют хлорангидридом 2-метилакриловой кислоты (1,2 эквивалент) в присутствии пиридина (1,2 эквивалент).
Фото-термоотверждаемую полимерную композицию для оптического слоя 4 получают механическим смешением бицикло[4.2.0]окта-1,3,5-триен-3-ил-метилового эфира 2-метилакриловой кислоты (6÷7 масс. ч.), олигокарбонатметакрилата (ОКМ-2) (2,5÷3,5 масс. ч.) и фотоинициатора (0,3÷0,5 масс. ч.). Приготовленную фото-термоотверждаемую полимерную композицию наносят на поверхность светоизлучателя 2 и фотоприемника 3, последовательно облучают ультрафиолетовым УФ-излучением в течение нескольких минут и производят термополимеризацию путем нагревания предварительно сформированного фотополимеризацией оптического слоя 4 при 160÷220°С в течение 3÷4 часов. Образованный монолит, включающий оптический слой 4 с фотоприемником 3 и светоизлучателем 2 покрывают оптически непрозрачным компаундом, образуя корпус 1.
Эффективность и надежность работы оптрона в процессе преобразования электрического сигнала светоизлучателем 2 в свет, его передаче по оптическому слою 4 и последующем преобразованием светоизлучателем 3 обратно в электрический сигнал обеспечивается за счет выполнения оптического слоя из материала, полученного путем последовательного фото-термоотверждения полимерной композиции, содержащей в качестве сополимеризующихся компонентов олигокарбонатметакрилат и производное бензоциклобутена, который обеспечивает как высокое напряжения пробоя (до 5,8 Кв) и, следовательно, улучшение диэлектрических свойств оптического слоя 4, так и светопропускание (не менее 80%) и показатель преломления полученного материала оптического слоя 4, близкий к показателю преломления материала светоизлучателя 2 и фотоприемника 3.