光敏性偶氮苯聚合物波導(dǎo)光柵的制備及其特性.pdf

1、偶氮苯聚合物材料在光子學(xué)的方方面面均以表現(xiàn)出巨大的潛在應(yīng)用，包括光子產(chǎn)生、光子調(diào)控、光子轉(zhuǎn)換、光子存儲和光子傳輸?shù)?。在光子傳輸系統(tǒng)中，可調(diào)的光纖器件如全光可調(diào)諧激光器，全光可調(diào)光分插復(fù)用器等是非常重要一部分。本論文主要圍繞基于偶氮苯基團(tuán)的光致可逆順反異構(gòu)、光致物質(zhì)遷移和光致可逆的雙折射這些特殊的光響應(yīng)性能來制備波導(dǎo)光柵，特別是光纖波導(dǎo)光柵，為偶氮苯聚合物材料用于智能化光可控光纖通訊系統(tǒng)提供必要的理論和技術(shù)支持。
　　 本論文的研

2、究內(nèi)容從偶氮苯聚合物材料入手，充分研究它的光敏特性，再利用逐點(diǎn)法，掩模法等刻寫偶氮苯聚合物平面光柵。在此技術(shù)基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步利用振幅掩模法和干涉法在光敏性偶氮苯聚合物光纖上刻寫光柵，并對光纖光柵特性進(jìn)行研究。全文主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 1.首先概述了偶氮苯聚合物材料的基本特性，包括光致異構(gòu)化、光致取向、光致雙折射、光致物質(zhì)遷移和液晶性能，然后列舉了偶氮苯聚合物材料在光子學(xué)各領(lǐng)域（光子產(chǎn)生、光子調(diào)控、光子轉(zhuǎn)換、光子存儲、

3、光子傳輸）的一些應(yīng)用；最后闡明本工作的目的意義——無損傷刻寫出高雙折射和全光可擦除的光纖光柵，并且最終實(shí)現(xiàn)全光可調(diào)光學(xué)器件及系統(tǒng)。
　　 2.介紹了表面等離子體共振技術(shù)用于研究和表征薄膜的折射率和膜厚的原理；隨后利用吸收光譜技術(shù)，分析了偶氮苯聚合物的光致異構(gòu)化，進(jìn)一步研究了照射光強(qiáng)對光致異構(gòu)化程度及速率的影響，異構(gòu)化程度隨著光強(qiáng)的增加而增加，而異構(gòu)化速率則隨光強(qiáng)的增加線性增加；然后又利用表面等離子體共振技術(shù)分析研究了光致異構(gòu)化導(dǎo)

4、致的折射率變化，并從實(shí)驗(yàn)和理論上建立了描述光致異構(gòu)化與光致折射率變化之間關(guān)系；再結(jié)合光強(qiáng)對異構(gòu)化程度及速率的影響，討論了光強(qiáng)對光致折射率變化的大小及速率的影響；最后，基于偶氮苯聚合物光致折射率的變化可以實(shí)現(xiàn)光開關(guān)功能，然后研究了光強(qiáng)對光開關(guān)的影響。
　　 3.通過對影響偶氮苯聚合物光致取向和雙折射的各種化學(xué)和物理因素的分析，選用2-[4-（4-氰基偶氮苯基）苯氧基]乙基甲基丙烯酸酯（2CN）偶氮苯單體作為制備偶氮苯聚合物光纖的材

5、料，并在常溫常壓下，可用波長落在偶氮苯線性吸收帶或532nm線偏振的激光來刻寫偶氮苯聚合物光纖光柵。為有效地提高光致雙折射及其穩(wěn)定，今后可以考慮利用非共價型聚電解質(zhì)，提高偶氮苯聚合物的濃度，與其它長π-共軛基團(tuán)共聚形成協(xié)同作用和摻雜貴金屬納米粒子。利用線偏光誘導(dǎo)雙折射后，可以用非偏光或圓偏光進(jìn)行“擦除”，最終實(shí)現(xiàn)光致雙折射的可逆擦寫。
　　 4.利用逐點(diǎn)寫入法，雙頻光柵法和振幅掩模法，在偶氮苯聚合物薄膜中刻寫長周期的一維或二維平

6、面光柵，并對光柵的可擦除性、偏振性、穩(wěn)定性、表面形貌等做了進(jìn)一步分析和研究。結(jié)果表明：目前比較適合用于偶氮苯聚合物長周期光纖光柵刻寫的方法有偏振直寫法和振幅掩模法兩種。
　　 同時，利用相位掩模法和干涉法，在偶氮苯聚合物薄膜中刻寫出短周期的表面浮雕光柵和純偏振光柵。結(jié)果表明：相位掩模法和干涉法均適用于偶氮苯聚合物短周期光纖光柵的刻寫。
　　 5.利用Teflon繩技術(shù)制備出偶氮苯聚合物光纖，發(fā)現(xiàn)由于纖芯材料的再溶解和擴(kuò)散

7、效應(yīng)，偶氮苯單體摻雜聚合物光纖纖芯折射率比設(shè)計(jì)值小，并且纖芯比設(shè)計(jì)值大；而利用擴(kuò)散系數(shù)小的偶氮苯共聚物摻雜聚合物光纖纖芯折射率跟設(shè)計(jì)值差別不大，但目前其導(dǎo)光性能較差。
　　 隨后利用振幅掩模法，在偶氮苯聚合物光纖中刻寫出雙折射長周期光纖光柵，并從理論上分析了形成原因，長周期雙折射光纖光柵與傳統(tǒng)長周期光纖光柵之間的差別，及其特殊應(yīng)用。
　　 最后利用兩種周期性調(diào)制的干涉光場，在偶氮苯聚合物光纖中刻寫B(tài)ragg光纖光柵。其中