PMMA極化聚合物光波導薄膜的改性研究.pdf

1、本文首先通過對國內(nèi)外有機聚合物薄膜光波導及其光學器件的研究現(xiàn)狀進行的大量調(diào)研，簡單闡述了極化聚合物薄膜光波導的非線性光學性能及其器件化方面的研究現(xiàn)狀，并分析了其今后的應用和發(fā)展趨勢。在此基礎上，確定以具有實用化前景的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物作為薄膜光波導的主體材料，采用二氧化硅(SiO2)無機納米顆粒和有機染料分散紅DRl來進行改性，并研制極化聚合物薄膜。 論文工作針對SiO2納米顆粒改性和DR1極化改性兩方面，采用不

2、同的成分配比和工藝條件研制改性PMMA薄膜樣品，并利用各種先進測試手段對樣品進行性能表征和分析。主要從改性薄膜的成膜特性、透過率、熱穩(wěn)定性和折射率四個方面展開討論，綜合考慮總結(jié)出了制備無機顆粒.有機聚合物體系優(yōu)良可靠的工藝流程，并從各種材料成分和結(jié)構(gòu)的微觀作用機理上重點分析了SiO2納米顆粒和DR1對PMMA薄膜性能的影響。 另外，針對改性PMMA薄膜的非線性光學性能研究，首先通過對幾種典型有機聚合物極化和非線性測試方法的對比分

3、析，提出了對改性PMMA薄膜進行極化和測試的基本方案和改進思路。 再利用外協(xié)單位的先進設備和實驗平臺，搭建了較簡便的電暈極化系統(tǒng)和非線性測試光路。在成熟的極化條件下，對SiO2納米顆粒改性前后的兩種PMMA薄膜樣品進行了電暈極化，并采用馬克條紋法測試了其二階非線性系數(shù)西3分別為5.02x10-9esu和12.66x10-9esu，發(fā)現(xiàn)納米改性后的薄膜樣品明顯具有較優(yōu)的二階非線性特性。 而且通過對照兩種樣品極化前后的透過率

4、光譜分析，進一步驗證了改性的聚合物薄膜樣品具有優(yōu)良的二階非線性特性。在微觀機理上，論文也從SiO2納米顆粒在聚合物網(wǎng)絡中分布的微觀結(jié)構(gòu)，分析了薄膜樣品二階非線性特性發(fā)生變化的原因，并推斷出納米改性的PMMA薄膜具有比較優(yōu)良的弛豫特性。 論文中還以K-M模型和光散射理論為基礎，建立研究納米顆粒摻雜改性的PMMA聚合物材料的紫外散射模型，利用MATLAB編制了基于Mie算法的程序，并對體系納米粒子的粒徑與透過率等的定量關(guān)系進行了理論