有機聚合物電光特性及器件研究.pdf

1、隨著信息時代的到來,人們對信息的需求量越來越大,以新型材料和技術為基礎的光纖通信應運而生,各種各樣的光電子器件層出不窮,目前光纖通訊中光電子器件主要是基于無機晶體光學非線性材料.相對于無機晶體材料,有機聚合物非線性電光材料以其獨特的優(yōu)點,如反應速度快,容易設計合成、加工裁剪,價格便宜等,尤其是有機聚合物光波導器件原型的問世,進一步引起人們極大的關注.目前有機聚合物材料的研究焦點是材料的合成、性能測試、器件制作等,以期待能及早的實用化.

2、 本論文研究了膠聯(lián)型有機聚合物的膠聯(lián)溫度,有機聚合物的線性和二次電光特性.利用有機聚合物分別制作了基于線性電光效應和二次電光效應的反射型電光調(diào)制器,并提出了反射型電光調(diào)制器的串聯(lián)并行WDM調(diào)制方法. 膠聯(lián)型有機聚合物由于具有非常好的穩(wěn)定性而受到極大的關注,但極化過程要求與膠聯(lián)過程同時進行,所以確定膠聯(lián)溫度非常重要.本論文利用CCD成像實時監(jiān)測m線的移動,進而確定交聯(lián)型有機聚合物的交聯(lián)溫度.實驗結果表明,這種方法可以實時監(jiān)測

3、膠聯(lián)型有機聚合物膠聯(lián)的全過程,對交聯(lián)型有機聚合物特性的研究和器件制作有一定的參考價值. 在電光器件的研究領域,有機聚合物的線性電光效應一直是人們的關注焦點,但是高次電光效應卻沒有引起足夠的重視,現(xiàn)有的測量二次電光效應方法光路復雜,信號微弱,需要非常精密的儀器(如鎖相放大器)來檢測輸出信號.衰減全反射法可以用來測量有機聚合物光波導的線性電光系數(shù),本論文在此基礎上,提出了測量各向同性有機聚合物光波導的二次電光系數(shù)方法,本方法基于衰減

4、全反射原理,相對于其他現(xiàn)有技術,樣品機構和測試光路簡單,靈敏度高,便于觀察,不需要通常使用鎖相放大器,極大的簡化了測試過程.同時,我們還推廣了此方法用于測量極化有機聚合物光波導的電光特性,可以同時測量線性和二次電光系數(shù). 一般而言,二次電光系數(shù)比線性電光系數(shù)要小6到8個數(shù)量級,人們普遍認為三階有機聚合物二次電光系數(shù)太小,線性極化有機聚合物更具有實用價值,但是極化穩(wěn)定性限制了線性有機聚合物得實際應用.我們研究表明,用三階有機聚合物

5、制造電光器件更具有潛在的應用價值.由于二次電光效應存在于任何對稱結構的材料中,不需要極化過程,可以避免線性極化電光聚合物體系的發(fā)色團馳豫問題.本論文在線性電光有機聚合物衰減全反射電光調(diào)制器的基礎上,提出了利用三階電光有機聚合物設計衰減全反射型電光調(diào)制器的方案,此方案基于二次電光效應.調(diào)制器結構包括耦合棱鏡,金屬薄膜(作為耦合層和上電極),三階有機聚合物導波層,和另～層金屬薄膜(作為包覆層和下電極).通過兩個電極在導波層上施加～個大的直流

6、偏壓,輸入信號通過匹配電路疊加到此直流偏壓上,可以實現(xiàn)對輸入光的強度調(diào)制,增大直流偏壓可以提高輸出信號的幅值.利用三階有機聚合物制作電光器件避免了極化電光有機聚合物發(fā)色團馳豫等缺陷. 多波長激光器作為一種新型光源,在WI)M領域存在很強的潛在應用,按照傳統(tǒng)的方法需要把不同波長的光分離開來分別進行單獨調(diào)制,然后再重新耦合進單根光纖進行傳輸,需要分波和合波器件,增加系統(tǒng)成本.本論文中,利用衰減全反射型電光調(diào)制器對波長敏感的特點,提出

7、了串聯(lián)并行WDM調(diào)制方法.此方法不需要把多波長激光器輸出的光分離開來,而是把多個波長直接輸入到串聯(lián)的調(diào)制器中,通過調(diào)節(jié)每個調(diào)制器的工作角,可以實現(xiàn)對不同波長分別調(diào)制的目的.實驗結果表明,這種方法是可行的,相信在WDM領域,尤其是在CWDM通信領域存在一定的應用價值. 總之,本論文提出了實時測量膠聯(lián)型有機聚合物膠聯(lián)溫度得方案,提出了測量有機聚合物二次電光系數(shù)的方法;利用三階有機聚合物制作衰減全反射型電光調(diào)制器;提出了串連并行WDM