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(jì)算和光傳感等的迅猛發(fā)展，方便廉價(jià)地制作高集成度的光子器件已成為越來(lái)越迫切的需求。由于具備光場(chǎng)約束能力強(qiáng)、傳輸損耗低、大比例倏逝波傳輸、亞波長(zhǎng)直徑長(zhǎng)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(xué)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(lái)引起了越來(lái)越多研究者的青睞。 本文的研究采用性能優(yōu)異且價(jià)格低廉的聚合物作為材料，通過(guò)一步拉制法制作聚合物微納光纖，研究它們的光學(xué)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?cè)诠鈱W(xué)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(guò)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(duì)苯二甲酸丙二醇酯（PTT）中拉制所得。通過(guò)光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀測(cè)，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(jī)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(shí)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(hào)形和井字形等結(jié)構(gòu)，并通過(guò)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(xiàn)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(dāng)光從不同端口輸入時(shí)，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(duì)應(yīng)不同的輸出狀態(tài)，可用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的全光編碼功能。對(duì)這種3×3三維結(jié)構(gòu)的倏逝波耦合實(shí)驗(yàn)，也驗(yàn)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(xiàn)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(diǎn)的散射將逐漸增強(qiáng)。采用多根聚合物光纖大角度地交叉疊加，構(gòu)筑了多個(gè)