纳米颗粒改性PMMA光波导薄膜的研究

主要研究纳米颗粒改性甲基丙烯酸甲酯预聚物(PMMA)的工艺，以及光波导薄膜的制备技术和性能。具体采用机械混合方式进行纳米颗粒掺杂和旋涂技术，旨在提高PMMA光波导层的热稳定性和折射率，并优化实验工艺条件使光波导薄膜达到透明、均匀、致密及无气孔的要求，从而降低其光传输损耗。实验在玻璃和硅基片上制备了纳米改性的PMMA光波导薄膜，并利用各种先进的测试手段对其进行了性能测量和表征分析，结果表明：纳米SiO2颗粒能够大幅度地提高PMMA光波导层的热稳定性和玻璃化转变温度疋，而纳米TiO2颗粒使其折射率也有显著的提高。     

PMMA改性聚合物薄膜的光学性能研究

利用两种聚合物合成改性手段制备了纳米颗粒SiO2掺杂PMMA溶胶,并采用旋涂法甩膜制得PMMA改性聚合物薄膜。通过分析薄膜样品在红外和可见光波长范围内的光损耗特性,优化了制备工艺,使其在提高热稳定性的同时能保证优良的光学性能。另外,还测试分析了改性PMMA薄膜在不同紫外光照条件下折射率和厚度的变化,从宏观现象与微观结构之间的关系及作用机理的角度进行了深入的理论分析。     

微细孔隙聚合物光波导技术的研究

采用纳米相位分离技术,通过四氢呋喃(THF)同时溶解两种互不相溶的聚合物材料聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)和聚苯乙烯(PS),并充分混合.在旋涂成膜后,用环己脘溶解薄膜中的PS,将其从薄膜中分离出来,从而得到带有特定孔隙的PMMA聚合物薄膜.从实验上研究了不同孔隙率下含有微细孔隙的PMMA薄膜波导的折射率和光传输损耗(632.8nm),并与无孔隙的PMMA薄膜波导的结果进行了比较.     

基于纳米多孔薄膜的对称平面光波导湿度传感器

通过在对称平面玻璃光波导上下表面各制备一层纳米多孔TiO2薄膜,形成了一种简单新颖的光学湿度传感器。其原理为,导波光在平面对称光波导中的传播损失依赖于纳米多孔Ti02薄膜的平均折射率,后者依赖于薄膜内部的水分子吸附量,而薄膜的水分子吸附量随着周围相对湿度的变化而变化,通过实时测量导波光传播损失的变化就能够感知外围的相对...     

掺Gu_2O铌酸锂光波导片的液相外延生长

本文叙述了采用液相外延技术生长的掺Cu_2O铌酸锂光波导片的制备工艺和性能。选用Li_2O-V_2O_5作为助熔剂,测定了薄膜的折射率、X-射线衍射曲线,以及薄膜中的化学成分含量,最后用对称耦合棱镜观察了光波导现象。     

光波导用TiO_2/SiO_2复合薄膜的制备及其性能研究

用离子自组装成膜技术制备了用作光波导器件的TiO2/SiO2复合薄膜,介绍了薄膜光学常数的测定方法,并研究了光波导的波导特性.结果表明随着TiO2含量的增大。光波导的折射率增加;但同时光波导损耗也将发生变化,一般TiO2占10％时,薄膜的波导损耗较低.在更高的含量范围内,必须使TiO2分散.     

一种有机聚合物光波导的制备及性能研究

溶胶凝胶法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂偶氮类化合物分散红1(DR1)薄膜波导,并通过对薄膜厚度、折射率以及紫外-可见吸收谱的测量,分析了波导薄膜的性能。通过使用棱镜薄膜耦合装置激发薄膜波导的导模,观察导模激发情况。利用m线光谱学测量并计算了导模的同步角,计算了波导有效折射率,并在理论上分析了波导的一些重要参数。     

椭偏法测试聚合物薄膜折射率的研究

针对聚合物PMMA改性光波导研制的需求,自建了一台变入射角、开放光路、适用范围更广的椭偏测试仪。通过实际测量聚合物PMMA改性薄膜,并与国内椭偏仪实测数据进行对比分析,表明本系统的实验数据更为可信。在此基础上还用本系统实测了几种常用光刻胶薄膜,通过估算和分析它们的折射率在日照前后的变化, 进一步验证本系统的可行性和适应性。论文最后对此类系统设置要点进行了归纳,为系统今后的改进提供参考。     

光波导用TiO2/SiO2复合薄膜的制备及其性能研究

用离子自组装成膜技术制备了用作光波导器件的TiO2／SiO2复合薄膜，介绍了薄膜光学常数的测定方法，并研究了光波导的波导特性．结果表明随着TiO2含量的增大，光波导的折射率增加；但同时光波导损耗也将发生变化，一般TiO2占10％时，薄膜的波导损耗较低．在更高的含量范围内，必须使TiO2分散．     

椭偏法测试聚合物薄膜折射率的研究

针对聚合物PMMA改性光波导研制的需求,自建了一台变入射角、开放光路、适用范围更广的椭偏测试仪.通过实际测量聚合物PMMA改性薄膜,并与国内椭偏仪实测数据进行对比分析,表明本系统的实验数据更为可信.在此基础上还用本系统实测了几种常用光刻胶薄膜,通过估算和分析它们的折射率在日照前后的变化,进一步验证本系统的可行性和适应性.论文最后对此类系统设置要点进行了归纳,为系统今后的改进提供参考.     

PMMA脊形光波导的设计与场分析

利用有效折射率法（EIM）理论设计了有机聚合物脊形光波导结构,并分析光波导中传输的模式场,确定出光波导结构的适宜尺寸范围。光波导结构中分别选用PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）与PDMS（聚二甲基硅氧烷）作为波导层与包层的材料,用光漂白法来实现脊形波导结构。首先利用EIM法分析脊形波导区的宽度与高度之间的关系对归一化色散曲线的影响,以及波导层与包层的折射率匹配的影响,然后又通过分析波导区传输的基模场来讨论传输的损耗问题。研究发现波导结构的脊宽与脊高之比w／d越大,其有效折射率neff越大,而此结构尺寸又需约束在一定范围内,否则将造成很大的传输损耗。     

A new method for producing graded index PMMA waveguides

We report a new method for producing graded index polymethyl methacrylate (PMMA) waveguides using optical densification by angled X-ray exposure. The resulting larger refractive index near the surface of the waveguide serves to better isolate the guided light from potentially absorbing or scattering substrates than in waveguides of constant refractive index. We calculate that a 65° angle exposure in 6-μm-thick planar PMMA waveguide shifts the peak of the fundamental mode profile ~0.5 μm away from the substrate. Consistent with this result, we measure a reduction in the propagation loss of PMMA planar waveguides on a Ni substrate from 1.5 dB/cm to 0.5 dB/cm after angle X-ray exposure     

Study on the thermal properties of doped PMMA systems

The thermal optical coefficient (TOC) and volume thermal expansion coefficient (TEC or β) of poly(methyl methacrylate) (PMMA) polymers doped with azobenzene dyes were investigated. A novel approach for determining the TEC has been suggested and a non‐linear variation in the TOC with increasing wt% of the dopant has been observed and tentatively explained. In addition, the refractive index (RI) contrast necessary for forming a waveguide was demonstrated to be easily achievable by adding a higher‐refractive‐index material to the blank polymer. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

Low-loss fluorinated poly(arylene ether sulfide) waveguides withhigh thermal stability

Some novel cross-linkable fluorinated poly(arylene ether sulfides) (FPAESI) were synthesized for use in optical waveguide applications. The materials have high thermal stability, high optical transparency in the infrared communication region, and much less birefringence than other thermally stable fluorinated polyimides. The refractive index of FPAESI after storage at 100°C for 1000 h remains almost constant, demonstrating their thermal stability. Furthermore, the refractive index of the material can be easily controlled by changing the fluorine content of the materials. The propagation loss of channel waveguides, which were fabricated using reactive ion etching was less than 0.42 dB/cm and 0.4 dB/cm at the wavelength of 1.55 μm for TE and TM polarizations, respectively     

Coupling of Organic Semiconductor Amplified Spontaneous Emission Into Polymeric Single-Mode Waveguides Patterned by Deep-UV Irradiation

Single-mode waveguides were fabricated by deep ultraviolet radiation in poly(methyl methacrylate) (PMMA). Using a masking process, the radiation modifies the refractive index of the PMMA forming core and cladding regions for waveguiding. Following the fabrication of the waveguides, the small molecule material aluminum tris(8-hydroxyquinoline) doped with the laser dye DCM is deposited directly onto the waveguide structures. By optical pumping (lambda=355 nm) amplified spontaneous emission was observed at the end facets of the waveguides     

Y分支3维光波导横截面折射率分布

为了实现一个表达式同时反映Y分支光波导在纵横两方向上的折射率分布,通过对玻璃结构和离子交换过程进行分析,采用逆向分离变量法提出了基于横向和纵向两个方向折射率分布函数乘积的横截面折射率分布函数,并利用MATLAB软件对优化结果进行了编程模拟。利用Tl+-Na+离子交换法在BK7玻璃基底上制备了Y分支12型3维光波导,利用雅明干涉法对光波导横截面的折射率分布进行了测量。结果表明,利用改折射率分布函数模拟得到的Y分支光波导横截面折射率分布与雅明干涉法实验测得的结果吻合。该改进型折射率分布函数可以对Y分支光波导横截面折射率分布进行模拟,能准确快捷地对Tl+-Na+离子交换Y分支3维光波导横截面折射率分布进行重建。     

Waveguide Filter for Reducing Crosstalk in All Optical Networks

A novel filter structure which can reduce the crosstalk in cross-connection and switching in all optical networks based on dense wavelength division multiplexing(DWDM) is presented.The filter is constructed by dielectric waveguide with the waveguide boundary or the waveguide itself uncontinuous in transmitting direction.Using the concept of effective refractive index of plane waveguide system, we can get a special index profile along the wave propagation direction by alternatively changing the thickness of waveguide film or its refractive index.Having proved this kind of waveguides with filtering properties, the design principle of an example is given, which will be very useful to reduce the crosstalk in optical cross-connection and switching in all optical networks based on DWDM. This kind of filters can be easily connected with other related component.     

聚合物复合薄膜DR13/PMMA的制备及其光学特性

薄膜的厚度、折射率和传输损耗等参数在电光系数的确定和光波导器件的设计和制作过程中都是重要的参考数据。采用旋涂法制备了三种不同质量比的偶氮化合物染料分散红13(DR13)与聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合薄膜;利用分光光度计测量样品的吸收光谱;利用棱镜耦合仪测量了薄膜的厚度和折射率,并对不同波长下的折射率进行拟合得到折射率色散曲线;采用视频摄像技术研究样品的光传输特性,利用自己编写的计算机程序来处理其实验结果。DR13/PMMA复合薄膜在300nm和500nm处有两个大的吸收峰,而在其他波段,尤其是在通信波段没有明显吸收。薄膜的膜厚大约为1~2μm,其折射率随着质量比的增加而增大,随着激光波长的增大而降低,膜厚和折射率的误差分别为3.2×10-1μm和1.5×10-3。三种质量比(10%,15%和20%)的薄膜传输损耗分别为1.5269dB/cm,2.7601dB/cm和3.6291dB/cm,可以看出随着DR13质量比的增大,光传输损耗也逐渐增大,即DR13的含量对于传输损耗的影响较大。     

缓冲质子源LiNbO3波导折射率计算及实验

为实现铌酸锂退火质子交换(APE)波导折射率分布的准确计算,选择含苯甲酸锂的苯甲酸缓冲液作为质子交换质子源,高温退火制作了波导样本.针对该工艺过程建立退火质子交换波导模型,包括非线性扩散模块和光学数值仿真模块,分别计算APE波导折射率及其模式有效折射率.以测得的样本波导模式有效折射率和计算的有效折射率差的均方根构建评价函数(FOM),结合遗传算法提取该工艺条件下质子扩散参数,实现了不同交换深度和退火时间波导折射率分布及其光学特性的一体化计算.实验表明:FOM小于0.001,计算折射率分布同IWKB方法测得结果吻合较好,最大偏差约0.002.