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(shù)為基礎(chǔ)的光纖通信應(yīng)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(xué)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(yīng)速度快,容易設(shè)計合成、加工裁剪,價格便宜等,尤其是有機聚合物光波導(dǎo)器件原型的問世,進(jìn)一步引起人們極大的關(guān)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(yīng)和二次電光效應(yīng)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(guān)注,但極化過程要求與膠聯(lián)過程同時進(jìn)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(jìn)而確定交聯(lián)型有機聚合物的交聯(lián)溫度.實驗結(jié)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(lǐng)域,有機聚合物的線性電光效應(yīng)一直是人們的關(guān)注焦點,但是高次電光效應(yīng)卻沒有引起足夠的重視,現(xiàn)有的測量二次電光效應(yīng)方法光路復(fù)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(dǎo)的線性電光系數(shù),本論文在此基礎(chǔ)上,提出了測量各向同性有機聚合物光波導(dǎo)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(shù),樣品機構(gòu)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(dǎo)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(rèn)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(yīng)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(yīng)用價值.由于二次電光效應(yīng)存在于任何對稱結(jié)構(gòu)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(tuán)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(chǔ)上,提出了利用三階電光有機聚合物設(shè)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(yīng).調(diào)制器結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(dǎo)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(tuán)馳豫等缺陷. 多波長激光器作為一種新型光源,在WI)M領(lǐng)域存在很強的潛在應(yīng)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(jìn)行單獨調(diào)制,然后再重新耦合進(jìn)單根光纖進(jìn)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(jié)果表明,這種方法是可行的,相信在WDM領(lǐng)域,尤其是在CWDM通信領(lǐng)域存在一定的應(yīng)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