极化聚合物电光开关的基础研究

论文摘要

本论文对极化聚合物高速电光开关的研制在理论和实验上进行了研究。高速电光开关在新一代的全光网络,新兴的ROF技术以及在军事国防上都有着重大的应用前景。极化聚合物电光开关更因为聚合物光子材料高度的可剪裁性,优良的可加工性和优异的衬底兼容性以及近年来在光损耗、热稳定性等关键特性方面的突破性进展,使高速聚合物电光开关成为极具发展的实现低成本、高性能光子器件。基于自主研发的性能稳定的电光材料,从分子和材料结构、合成工艺与电光材料性能的关系入手,分别研究了掺杂型的分散红1/含氟聚酰亚胺、溶胶—凝胶法合成的有机/无机杂化复合型这两种电光材料。其中有机/无机杂化材料,成膜良好,RMS仅为2.108nm,电光系数在1310nm可达50pm/V且稳定性良好,基于它的优良特性我们设计了一种加载条形波导结构,波导波导的宽度和高度分别为4μm和3μm,分支波导的间距为30μm,调制区长度为1.5cm依据优化的设计参数成功制备了极化聚合物电光开关,经测试消光比可达8dB,为基于有机聚合物光波导技术在高速电光器件领域的应用进行了基础的探索。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 光开关的研究意义和进展
• 1.2 应用于高速电光开关的材料
• 1.2.1 电光材料的发展
• 1.2.2 高速电光开关对材料的要求
• 1.3 非线性光学聚合物材料
• 1.3.1 非线性光学聚合物材料的优点
• 1.3.2 非线性光学聚合物分子生色团的研究
• 1.3.3 二阶非线性光学聚合物材料体系
• 1.4 应用于高速电光开关的波导的制备
• 1.5 电极的制备与集成
• 1.5.1 电极系统的组成
• 1.5.2 行波电极结构
• 1.6 本论文的目的、主要工作及创新点
• 1.6.1 本论文研究目的
• 1.6.2 本论文的主要工作
• 1.6.3 本论文创新点
• 参考文献
• 第2章 极化聚合物电光开关的物理基础
• 2.1 电光效应
• 2.2 聚合物的极化及其电光效应
• 2.2.1 极化聚合物的电光效应
• 2.2.2 聚合物的极化
• 2.3 电光开关的物理基础
• 2.3.1 电光开关的工作机理
• 2.3.2 电光开关的性能参数
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第3章 掺杂型电光材料DR1/F-PI 的基础研究
• 3.1 含氟聚酰亚胺的研究
• 3.1.1 聚酰亚胺（PI）的基本特征
• 3.1.2 氟化聚酰亚胺
• 3.2 含氟聚酰亚胺（F-PI）的光波导性能的研究
• 3.2.1 含氟聚酰亚胺的合成
• 3.2.2 含氟聚酰亚胺聚合物的基本性能
• 3.2.3 含氟聚酰亚胺聚合物光波导制备
• 3.3 DR1/F-PI 极化聚合物的基础研究
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第4章 有机/无机杂化型电光材料合成及电光特性的研究
• 4.1 溶胶－凝胶法
• 4.1.1 溶胶－凝胶法的原理和发展历程
• 4.1.2 溶胶－凝胶法制备有机/无机杂化材料的基本原理
• 4.2 有机/无机杂化型电光材料研究进展
• 4.3 有机/无机杂化材料合成与表征
• 2/SiO₂'>4.3.1 溶胶—凝胶法合成DR1-TiO₂/SiO₂
• 2/SiO₂ 电光材料的表征'>4.3.2 DR1-TiO₂/SiO₂电光材料的表征
• 2/SiO₂ 材料的极化和电光特性'>4.4 有机-无机杂化DR1-TiO₂/SiO₂材料的极化和电光特性
• 4.5 有机/无机杂化型电光材料综合性能的优化
• 4.6 本章小结
• 参考文献
• 第5章 基于有机/无机杂化型材料电光开关的研究
• 5.1 电光开关结构和工作原理
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 电光开关的器件结构和工作原理
• 5.2 加载条形波导结构的电光开关的优点
• 5.3 加载条形波导结构的模拟和优化
• 5.3.1 加载条形波导结构的原型
• 5.3.2 加载条形波导结构的模拟和优化
• 2/SiO₂ 材料的电光开关的工艺流程'>5.4 基于杂化型DR1-TiO₂/SiO₂材料的电光开关的工艺流程
• 5.4.1 波导的制备
• 5.4.2 共面电极（CPW）的制备
• 5.5 电光开关的性能参数测量
• 5.5.1 电光器件损耗的测量
• 5.5.2 原型电光开关器件测试
• 5.5.3 电光开关特性参数的测量
• 5.6 本章小结
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文和参加科研情况
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 致谢