有机聚合物光波导的研制

论文题目: 有机聚合物光波导的研制

论文类型: 硕士论文

论文专业: 物理电子学

作者: 凌云

导师: 崔一平,张彤

关键词: 导波光学,聚合物光波导,光漂白

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 集成光学是集光学、微波理论、激光技术、微电子学及光电子学于一体的边缘学科。它的出现与发展与光通信的发展是分不开的。1969年美国贝尔实验室提出了光集成这一概念,而成为这个领域中最早的开拓者之一。近几年来,光通信的迅猛发展大大推动了集成光学的发展,而集成光路终将用于光纤通信中,以充分发挥光纤传输频带宽的优点。但是目前集成光路的发展还远远落后于光纤的发展。由于它的工艺非常复杂,所以一定程度上还停留于实验室研制阶段。在集成光路中,把各个分立元件连结起来的关键元件就是光波导。有机聚合物是制作集成光波导器件很有前景的材料,有机聚合物光波导器件在光通信领域是一个极具潜力的研究课题。其本身所具有易于集成、响应快速、成本低廉一系列优点,使得有机聚合物光波导成为近年来研究的热点,在光通信方面有广泛的和极具吸引力的应用前景。本论文围绕无源有机聚合物光波导开展工作,主要在聚合物材料的性能、器件工艺的制备和聚合物光波导的应用等方面进行了较为深入的基础性研究。用平面波导的射线光学理论分析得到,当入射角足够大时,光波在两个分界面上都发生全反射。光一旦进入波导区后就被封闭在里面沿Z字形路径传播。这种情况对应于传播的“导模”。根据波动理论,导模在波导层内形成X方向的驻波,在覆盖层和衬底内形成振幅沿X方向指数衰减的消逝场。但并不是所有能满足θc<θs<θ的光线都能在波导中传播,并构成导模。实际上,构成导模的θ只能取有限个离散值,因此,导模属离散谱。另外,根据电磁理论也可以分析平面波导内部的场分布。平面介质波导理论是分析波导传输特性的基础。这为实际的设计制作光波导器件的工作提供了理论上的指导。实验中,研究了有机聚合物光波导的制备工艺过程,分析了聚合物光波导光漂白法的理论和实验装置,制备出了脊型聚合物光波导样品,测量并分析了有机聚合物光波导样品的吸收谱、折射率、厚度等物理特性。归纳了有机聚合物光波导的一些应用并提出了一种新型光波导陀螺。最后设计了有机聚合物光波导薄膜光能量测量的装置结构,为以后进一步研究有机聚合物光波导创造了条件。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 结论

1.1 引言

1.2 集成光子器件概述

1.2.1 目前阶段光子集成的主要候选材料

1.3 光波导及有机聚合物光波导的概述

1.3.1 光波导的概述

1.3.2 有机聚合物光波导的概述

1.4 本论文所做的工作

第二章 介质平面波导理论

2.1 平面波导的线光线模型

2.1.1 反射与折射

2.1.2 平面波导的模式

2.1.3 平面波导的导模

2.2 平面波导的电磁理论

2.2.1 麦克斯韦方程和边界条件

2.2.2 平面波导的波动方程

第三章 有机聚合物光波导的制作工艺流程

3.1 目前阶段光子集成的主要技术

3.2 目前阶段制作有机聚合物光波导的主要技术

3.3 聚合物材料的选取

3.4 有机聚合物薄膜的制作工艺流程

3.5 紫外漂白技术

3.6 聚合物波导的物理特性测试

3.7 激光刻蚀技术

3.7.1 激光刻蚀聚合物理论

3.7.2 光分解（Photolytic）机制

3.7.3 热分解（Thermolytic）机制

3.7.4 光物理（Photophysical）机制

3.7.5 光力学（Photomechanical）和热力学（Thermomechanical）机制

3.8 光波导的耦合方法

3.8.1 端面直接激励耦合

3.8.2 楔形薄膜耦合

3.8.3 棱镜耦合

第四章 基于有机聚合物光波导的光子器件

4.1有 有机聚合物阵列波导光栅(AWG)

4.1.1 有机聚合物阵列波导光栅(AWG)简介

4.1.2 阵列波导光栅(AWG)的工作原理

4.1.3 阵列波导光栅(AWG)的基本应用

4.2有 有机聚合物可调光衰减器(VOA)

4.2.1 有机聚合物可调光衰减器简介

4.2.2 有机聚合物可调光衰减器器件

4.2.3 有机聚合物可调光衰减器的应用

4.3 有机聚合物波导实现集成光学陀螺

4.3.1 光学陀螺简介

4.3.2 光学陀螺的原理

4.3.3 我们的设想

第五章 结束语

在读期间发表的论文

致谢

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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