用于光波导材料的可直接紫外写入的含氟聚合物的研究

论文摘要

聚合物光波导材料能够得到应用的关键在于聚合物材料各方面性能的提高,提高材料的热稳定性、化学稳定性和机械性能是该类材料的主要发展方向。能否研制出具有良好的光学性能、稳定性好、成本低廉、合成工艺简单的材料是决定有机聚合物材料真正实用化的关键。本论文正是基于这一思路,旨在合成一种价格低廉、光损耗低、热稳定性好、易加工的直接应用于光波导器件制作的光刻胶材料。首先,我们合成了两种不同折射率的含有环氧基团的聚合物,一种是含氟酚醛树脂,另一种是含氟聚芳香醚。通过聚合物以不同比例的混合调节光刻胶的折射率,并通过旋涂及紫外写入的方法制作得到了表面光滑结构平整的光波导器件。随后,基于低分子量的聚合物能够在制作很小的图形尺寸的条件下很好的降低图形边缘粗糙度,我们设计并合成了五氟苯乙烯衍生物单体,并将它与五氟苯乙烯共聚,生成一系列低分子量、含有环氧基团的聚合物。并可以直接通过改变单体投料比调节聚合物的折射率和交联密度。最后,为了进一步增加聚合物的含氟量和降低其折射率,我们合成了一种含有甲氧基的双酚单体,并将这种双酚和十二氟辛二醇以不同投料比与十氟联苯共聚,生成一系列含有甲氧基的聚芳香-脂肪醚,并通过BBr3的脱甲基化反应和在氢氧化钠的催化下与环氧氯丙烷的反应最终生成一系列含有环氧基团的聚芳香-脂肪醚。通过改变单体的投料比既调节了聚合物的交联密度又调节了折射率。并通过旋涂及紫外写入的方法制作得到了表面光滑、结构平整的光波导器件。

论文目录

• 内容提要
• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 引言
• 1.1 聚合物光波导及常见聚合物波导材料简介
• 1.1.1 光波导概述
• 1.2 聚合物光学材料的基本要求
• 1.2.1 折射率
• 1.2.2 光损耗
• 1.2.3 聚合物材料的加工与机械性能
• 1.3 聚合物光波导材料分类
• 1.3.1 传统光学聚合物
• 1.3.2 研究中的有机聚合物光波导材料
• 1.4 聚合物光波导的制作工艺
• 1.4.1 光刻胶模板法
• 1.4.2 直接光刻法
• 1.4.3 软光刻法
• 1.5 聚合物光波导材料的应用
• 1.5.1 波分复用电讯系统的平板光学部件
• 1.6 本论文设计思想
• 参考文献
• 第二章 含氟聚酚醛树脂/聚芳香醚（FSU-8/FPAE）光刻胶光波导材料的合成、表征及应用
• 引言
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 药品与仪器
• 2.1.2 端基为环氧基团的含氟聚芳香醚（FPAE）的合成
• 2.1.3 聚合物光学膜的制备
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 端基为环氧基团的含氟聚芳香醚（FPAE）的表征
• 2.2.2 光刻胶的光交联
• 2.2.3 聚合物的热力学性能
• 2.2.4 聚合物的光学性质
• 2.3 聚合物光波导的制备
• 2.3.1 聚合物光波导的制备过程
• 2.3.2 聚合物光波导的测试
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 高含氟聚苯乙烯衍生物光刻胶光波导材料的合成、表征及应用
• 引言
• 3.1 高含氟聚苯乙烯衍生物光刻胶光波导材料的合成及表征
• 3.1.1 实验部分
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.2 聚合物光波导的制备
• 3.2.1 聚合物光波导的制备过程
• 3.2.2 聚合物光波导的测试
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 高含氟芳香-脂肪光刻胶光波导材料的合成、表征及应用
• 引言
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 药品与仪器
• 4.1.2 双酚单体合成
• 4.1.3 聚合物的合成
• 4.1.4 聚合物光学膜的制备
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 单体的表征
• 4.2.2 聚合物的表征
• 4.2.3 光刻胶的光交联
• 4.2.4 聚合物的热力学性能
• 4.2.5 聚合物的光学性质
• 4.3 聚合物光波导的制备
• 4.3.1 聚合物光波导的制备过程
• 4.3.2 聚合物光波导的测试
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 攻读学位期间发表的学术论文