基于聚合物微納光纖交叉疊加結(jié)構(gòu)的光子器件.pdf

1、隨著光通訊、光計算和光傳感等的迅猛發(fā)展，方便廉價地制作高集成度的光子器件已成為越來越迫切的需求。由于具備光場約束能力強、傳輸損耗低、大比例倏逝波傳輸、亞波長直徑長距離相干傳輸、大波導(dǎo)色散和高表面能量密度等良好的光學特性，微納光纖已成為構(gòu)筑小尺寸光子器件的理想材料，近年來引起了越來越多研究者的青睞。 本文的研究采用性能優(yōu)異且價格低廉的聚合物作為材料，通過一步拉制法制作聚合物微納光纖，研究它們的光學傳輸性能，并利用這些聚合物微納光纖

2、組裝各種光子器件，探討它們在光學方面的潛在應(yīng)用。研究結(jié)果概括如下： （1）聚合物微納光纖：所研究的聚合物微納光纖是通過一步拉制法，從聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）溶液或熔融態(tài)的聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT）中拉制所得。通過光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀測，發(fā)現(xiàn)這些聚合物微納光纖具有良好的表面光滑度和直徑均勻性，且機械性能比較好，直徑小至205 nm。利用精密波導(dǎo)調(diào)節(jié)架實現(xiàn)倏逝波耦合，發(fā)現(xiàn)聚合物微納光纖具有良好的光傳輸性能，非常適合于

3、構(gòu)筑光子器件。 （2）三維光子器件：利用顯微操作系統(tǒng)，將聚合物光纖在三維空間內(nèi)交叉疊加，組裝出了2×2、3×3、三角形、不等號形和井字形等結(jié)構(gòu)，并通過倏逝波耦合，研究了光在這些結(jié)構(gòu)中的傳輸和分配情況，實驗表明這些小尺寸結(jié)構(gòu)具有較低的插入損耗（低至0．76 dB），可以在三維空間內(nèi)實現(xiàn)光的傳輸與分配。此外，還利用Rsoft軟件模擬了兩根聚合物光纖間的耦合情況，定量研究了耦合效率與交叉角度或線間距離的關(guān)系。 （3）全光邏輯器

4、件：研究了3×3結(jié)構(gòu)的三維構(gòu)形，利用Rsoft軟件模擬發(fā)現(xiàn)，當光從不同端口輸入時，端口的輸出情況將發(fā)生不同的變化，不同的輸入狀態(tài)對應(yīng)不同的輸出狀態(tài)，可用于實現(xiàn)簡單的全光編碼功能。對這種3×3三維結(jié)構(gòu)的倏逝波耦合實驗，也驗證了軟件模擬的結(jié)果。這種異于平面3×3結(jié)構(gòu)平均分光的現(xiàn)象，將有望用于線基全光邏輯器件。 （4）光散射陣列：隨著聚合物光纖間交叉角度的增大，光在交叉點的散射將逐漸增強。采用多根聚合物光纖大角度地交叉疊加，構(gòu)筑了多個