有機(jī)聚合物電光特性及器件研究.pdf

1、隨著信息時(shí)代的到來(lái),人們對(duì)信息的需求量越來(lái)越大,以新型材料和技術(shù)為基礎(chǔ)的光纖通信應(yīng)運(yùn)而生,各種各樣的光電子器件層出不窮,目前光纖通訊中光電子器件主要是基于無(wú)機(jī)晶體光學(xué)非線性材料.相對(duì)于無(wú)機(jī)晶體材料,有機(jī)聚合物非線性電光材料以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),如反應(yīng)速度快,容易設(shè)計(jì)合成、加工裁剪,價(jià)格便宜等,尤其是有機(jī)聚合物光波導(dǎo)器件原型的問(wèn)世,進(jìn)一步引起人們極大的關(guān)注.目前有機(jī)聚合物材料的研究焦點(diǎn)是材料的合成、性能測(cè)試、器件制作等,以期待能及早的實(shí)用化.

2、 本論文研究了膠聯(lián)型有機(jī)聚合物的膠聯(lián)溫度,有機(jī)聚合物的線性和二次電光特性.利用有機(jī)聚合物分別制作了基于線性電光效應(yīng)和二次電光效應(yīng)的反射型電光調(diào)制器,并提出了反射型電光調(diào)制器的串聯(lián)并行WDM調(diào)制方法. 膠聯(lián)型有機(jī)聚合物由于具有非常好的穩(wěn)定性而受到極大的關(guān)注,但極化過(guò)程要求與膠聯(lián)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行,所以確定膠聯(lián)溫度非常重要.本論文利用CCD成像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)m線的移動(dòng),進(jìn)而確定交聯(lián)型有機(jī)聚合物的交聯(lián)溫度.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這種方法可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

3、膠聯(lián)型有機(jī)聚合物膠聯(lián)的全過(guò)程,對(duì)交聯(lián)型有機(jī)聚合物特性的研究和器件制作有一定的參考價(jià)值. 在電光器件的研究領(lǐng)域,有機(jī)聚合物的線性電光效應(yīng)一直是人們的關(guān)注焦點(diǎn),但是高次電光效應(yīng)卻沒有引起足夠的重視,現(xiàn)有的測(cè)量二次電光效應(yīng)方法光路復(fù)雜,信號(hào)微弱,需要非常精密的儀器(如鎖相放大器)來(lái)檢測(cè)輸出信號(hào).衰減全反射法可以用來(lái)測(cè)量有機(jī)聚合物光波導(dǎo)的線性電光系數(shù),本論文在此基礎(chǔ)上,提出了測(cè)量各向同性有機(jī)聚合物光波導(dǎo)的二次電光系數(shù)方法,本方法基于衰減

4、全反射原理,相對(duì)于其他現(xiàn)有技術(shù),樣品機(jī)構(gòu)和測(cè)試光路簡(jiǎn)單,靈敏度高,便于觀察,不需要通常使用鎖相放大器,極大的簡(jiǎn)化了測(cè)試過(guò)程.同時(shí),我們還推廣了此方法用于測(cè)量極化有機(jī)聚合物光波導(dǎo)的電光特性,可以同時(shí)測(cè)量線性和二次電光系數(shù). 一般而言,二次電光系數(shù)比線性電光系數(shù)要小6到8個(gè)數(shù)量級(jí),人們普遍認(rèn)為三階有機(jī)聚合物二次電光系數(shù)太小,線性極化有機(jī)聚合物更具有實(shí)用價(jià)值,但是極化穩(wěn)定性限制了線性有機(jī)聚合物得實(shí)際應(yīng)用.我們研究表明,用三階有機(jī)聚合物

5、制造電光器件更具有潛在的應(yīng)用價(jià)值.由于二次電光效應(yīng)存在于任何對(duì)稱結(jié)構(gòu)的材料中,不需要極化過(guò)程,可以避免線性極化電光聚合物體系的發(fā)色團(tuán)馳豫問(wèn)題.本論文在線性電光有機(jī)聚合物衰減全反射電光調(diào)制器的基礎(chǔ)上,提出了利用三階電光有機(jī)聚合物設(shè)計(jì)衰減全反射型電光調(diào)制器的方案,此方案基于二次電光效應(yīng).調(diào)制器結(jié)構(gòu)包括耦合棱鏡,金屬薄膜(作為耦合層和上電極),三階有機(jī)聚合物導(dǎo)波層,和另～層金屬薄膜(作為包覆層和下電極).通過(guò)兩個(gè)電極在導(dǎo)波層上施加～個(gè)大的直流

6、偏壓,輸入信號(hào)通過(guò)匹配電路疊加到此直流偏壓上,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入光的強(qiáng)度調(diào)制,增大直流偏壓可以提高輸出信號(hào)的幅值.利用三階有機(jī)聚合物制作電光器件避免了極化電光有機(jī)聚合物發(fā)色團(tuán)馳豫等缺陷. 多波長(zhǎng)激光器作為一種新型光源,在WI)M領(lǐng)域存在很強(qiáng)的潛在應(yīng)用,按照傳統(tǒng)的方法需要把不同波長(zhǎng)的光分離開來(lái)分別進(jìn)行單獨(dú)調(diào)制,然后再重新耦合進(jìn)單根光纖進(jìn)行傳輸,需要分波和合波器件,增加系統(tǒng)成本.本論文中,利用衰減全反射型電光調(diào)制器對(duì)波長(zhǎng)敏感的特點(diǎn),提出

7、了串聯(lián)并行WDM調(diào)制方法.此方法不需要把多波長(zhǎng)激光器輸出的光分離開來(lái),而是把多個(gè)波長(zhǎng)直接輸入到串聯(lián)的調(diào)制器中,通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)調(diào)制器的工作角,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長(zhǎng)分別調(diào)制的目的.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這種方法是可行的,相信在WDM領(lǐng)域,尤其是在CWDM通信領(lǐng)域存在一定的應(yīng)用價(jià)值. 總之,本論文提出了實(shí)時(shí)測(cè)量膠聯(lián)型有機(jī)聚合物膠聯(lián)溫度得方案,提出了測(cè)量有機(jī)聚合物二次電光系數(shù)的方法;利用三階有機(jī)聚合物制作衰減全反射型電光調(diào)制器;提出了串連并行WDM