键合型有机/无机杂化材料加载条形波导电光调制器

相对于普通的有机/无机杂化材料,侧链键合型有机/无机杂化材料能提高生色团的掺杂浓度,避免出现结晶、相分离等现象,同时生色团极化有序性的弛豫因生色团运动受阻而降低,具有较高的热稳定性.本文采用溶胶凝胶法合成了一种性能优良、稳定的侧链键合型有机/无机杂化材料,并将这种材料应用于电光调制器的电光层,利用传统的半导体工艺,采用加载条形波导结构,成功制备了马赫-曾德尔(Mach-Zehnder,M-Z)型电光调制器.测试得到电光调制器在1 550 nm波长下10 kHz的响应信号,为键合型杂化材料应用于光电器件的进一步研究打下了基础.     

基于KH56O修饰的有机/无机杂化材料电光波导制备

利用溶胶-凝胶法制备了硅烷偶联剂KH560修饰的有机/无机杂化电光材料,分析了KH560的水解缩合的反应机理.对制备好的电光薄膜进行了表面形貌、折射率和电光特性的表征,并用反射法测量得出了该材料的电光系数为3.5pm/V.针对这种材料柔韧的特性,设计了上加载条形电光波导,并利用Opti-BPM软件模拟了二维和三维光场....     

基于KH560修饰的有机/无机杂化材料电光波导制备

利用溶胶-凝胶法制备了硅烷偶联剂KH560修饰的有机/无机杂化电光材料,分析了KH560的水解缩合的反应机理.对制备好的电光薄膜进行了表面形貌、折射率和电光特性的表征,并用反射法测量得出了该材料的电光系数为3.5pm/V.针对这种材料柔韧的特性,设计了上加载条形电光波导,并利用Opti-BPM软件模拟了二维和三维光场.摸索了其制备的加工工艺,制备了该结构的光波导,最后得到了这种波导的近场输出.     

有机-无机杂化低密度多孔材料的研制

主要开展了高内相乳液法（HIPE）制备有机／无机杂化低密度多孔材料。制备了不同SiO2含量的丙烯酸酯／SiO2杂化多孔材料，研究不同无机含量对杂化材料体积收缩的影响，结果列于表1。     

对称推挽型有机聚合物电光波导调制器

提出了在极化有机聚合物民光波导调制器中使用局域极化结构。利用该结构，能够在电光调制器中实现完全对称的推挽操作。由于将集成光学电光调制器中用的平面电有改为使用眄结构的微带电极，并且将槽一结构用于接地电极，使器件性能发生变化。文中地反映光波与微波的相互作用强度的重叠积分进行了详细计算，并对器件性能的改变进行了比较。结果表明由于局域极化结构的使用，将大大提高器件的调制性能。     

无机/有机稀土配合物杂化发光材料研究进展

近年来材料的发展趋势是功能互补,性能优化。稀土配合物发光强度大、单色性好,缺点是光稳定性和热稳定性较差,因此须将其掺入一定基质中,这样所得到的有机 /无机杂化发光材料,兼备了有机、无机材料的优点。根据杂化材料中稀土配合物与基质之间作用力不同,可分为第一类杂化材料(两相间以弱键如氢键等结合)和第二类杂化材料(两相间以强键如共价键等结合)。对这两类杂化材料近年来国内外的研究情况作了综合评述,并展望了其发展趋势。     

有机/无机复合功能材料倒脊型波导热光开关

利用溶胶-凝胶技术自主合成了一种具有优良光学特性和高热稳定性的有机/无机复合芯层材料.这种功能材料的分子中含有有机柔性侧链,可形成环氧交联.与无机SiO2-TiO2体系相比,具有较高的热光系数(量级为10-4/K),以及更好的成膜性和可加工性.通过与实验室自行配制的P(MMA-GMA)包层材料相匹配,设计制备了基于这种有机/无机复合功能材料的倒脊型波导马赫-曾德尔型热光开关.器件的波导与热电极性能良好.插入损耗为10dB,驱动功率15mW,开关时间小于1ms,消光比15dB.     

采用接触式极化法研制有机聚合物电光光波导调制器

结合器件的整体结构考虑，对接触式极化方法和工艺进行了研究，基于接触式极化法，设计并制作了聚合物电光光波导相位和偏振调制器。通过测量器件的偏振调制特性，在1550nm光波波长下，获得了最大电光系数为llpm／V，电光相位调制器的半波电压为45V。     

有机/无机复合功能材料倒脊型波导热光开关

利用溶胶-凝胶技术自主合成了一种具有优良光学特性和高热稳定性的有机/无机复合芯层材料.这种功能材料的分子中含有有机柔性侧链,可形成环氧交联.与无机SiO2-TiO2体系相比,具有较高的热光系数（量级为10－4/K）,以及更好的成膜性和可加工性.通过与实验室自行配制的P(MMA-GMA)包层材料相匹配,设计制备了基于这种有机/无机复合功能材料的倒脊型波导马赫-曾德尔型热光开关.器件的波导与热电极性能良好.插入损耗为10 dB,驱动功率15 mW,开关时间小于1 ms,消光比15 dB.     

有机/无机杂化纳米粒子制备多孔增透膜

以甲基丙烯酸四氟丙酯-co-γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷[P(TFPMA-co-TMSPMA)]共聚物和聚苯乙烯(PS)二元混合乳液旋涂成膜,再采用环己烷选择性溶解除去PS纳米粒子的方法制备了多孔有机/无机杂化纳米基光学增透膜。研究了二元混合乳液固含量、旋涂速度及纳米粒子粒径等参数对增透膜性能的影响。通过选用不同固含量的混合乳液以及改变成膜转速,可制得膜厚在109～208nm之间,折射率nf在1.22～1.25之间,在400～1100nm波段均获得最大透射率高于99.1%的增透膜;此外,研究发现膜的粗糙度及透射率对纳米粒子粒径有较强的依赖性,减小成膜乳液粒子粒径可有效降低膜的粗糙度。     

A Low-loss Electro-optic Waveguide Polymer Modulator and its Optimization Design

Generally, the core is made up of EO materials in electro-optic waveguide polymer modulators and thus lightwave carrier is modulated in the core. In this case, the loss from chromophores is often large because the most of light power are confined to cores. In order to reduce the optical loss, we presented an approach that the lightwave was modulated only in claddings; that is to say, the EO polymer is only used in claddings and the core material is low-loss passive. Results indicate the propagation loss of this kind of modulator is about 1/3 of the former. Although the modal overlap integral between the microwave and the lightwave weakened under this condition, it could be improved by optimizing the dimension of waveguide. Due to the lower propagation loss, the interaction length of the modulator may be lengthened. Thus, the half-wave voltage can be decreased further. Also, some considerations on optimization design of this modulator are discussed. Especially, the effect of conductor loss and velocity mismatching should be taken into account in order to achieve the theoretical optimal half-wave voltage and the device bandwidth.     

基于PDMS的倒脊形波导电光调制器的设计与制备

选用价格低廉、介电性能良好、低传输损耗的聚二甲基硅氧烷作为波导的包层材料,旁链型分散红1键合聚甲基丙烯酸甲酯作为芯层,设计并制备了一种倒脊形聚合物波导马赫-曾德尔电光调制器及共面波导行波电极,获得了调制器的调制信号响应.针对SF6气体刻蚀聚二甲基硅氧烷的再淀积现象,提出了采用SF6和O2的混合气体对聚二甲基硅氧烷进行反...     

高局域性的可调硅基混合表面等离子体光相位调制器

设计和分析了一种可调硅基混合表面等离子体相位调制器.表面等离子体的引入打破了衍射极限的限制,使光场局域在一个纳米尺寸范围.该调制器的实现采用了两种原理:硅材料的等离子体色散效应以及聚合物的电光效应.由于器件结构的电容和寄生电阻较小,RC响应时间为3.77 ps,调制带宽大约100 GHz.当外加2.5V的驱动电压时,该...     

硅-有机物材料混合电光调制器的优化设计

设计了一种基于绝缘上层硅的硅-有机物材料混合马赫-曾德干涉型高速电光调制器.利用光束传播法对顶层硅为220nm的绝缘上层硅基片上的3dB分束器/合束器的结构参数进行模拟,优化后附加损耗仅为0.106dB.为提高模式转换效率,在条形波导和slot波导之间设计了模式转换器,光耦合效率高达98.8%,实现了光模式高效转化.利用时域有限差分法模拟了slot波导平板区掺杂浓度对波导内光学损耗的影响,在几乎不产生光学损耗的情况下,得到平板区轻掺杂浓度为71017/cm3,调制器设计总损耗为0.493dB.利用薄膜模式匹配法对slot波导结构进行仿真分析,考虑slot区等效电容及平板区等效电阻对带宽的影响,优化后得到slot波导结构的限制因子为0.199.采用slot波导与强非线性有机材料LXM1结合的绝缘上层硅平台实现了强普克尔效应,得到电光调制器半波电压长度积为1.544V·mm,电学响应3dB带宽为137GHz.     

High Cost Performance Organic-Inorganic Hybrid Material for Electro-optic Devices

We report a low-cost electro-optic （EO） sol-gel material with large EO coefficient and excellent poling stability for EO devices. Disperse red i （DRI） chromophore is doped in the three-dimensional silicon dioxide/titanium dioxide network possessing a high γ33 （88pm/V at 1300 nm wavelength and 71 pm/V at 1550 nm wavelength）. Favourable poled stability （less than 5% relaxed after 2500 hours at 80℃） and low absorption are demonstrated. Strip-loaded waveguide Mach-Zehnder （M-Z） modulators are implemented based on this synthesized EO material, showing 7 V half-wave voltage and less than 9 dB insertion loss at 1550 nm wavelength.     

基于耦合调制矩形环谐振腔高速电光调制器

针对基于腔内折射率调制效应的微环电光调制器高Q值和调制带宽相互制约的问题,提出一种基于耦合调制方式的矩形环谐振腔电光调制器.器件由基于受抑全内反射原理的沟槽型光耦合器和基于全反射原理的90°弯曲波导构成.通过建立时域动态模型对器件进行仿真设计,可得其调制相位小于0.2π、静态调制深度大于0.96(归一化最大值为1.0)、调制带宽大于100GHz.该器件片占面积为10μm×15μm,高效紧凑,满足高度集成、低能耗和高速调制等要求,可向二维方向配置和扩展.该器件可应用于单片光子集成回路.     

一种新的偏振无关电光调制器

提出一种全新的偏振无关强度调制器设计原理.这种调制器只需要一个电光晶体,不需要辅助偏振片,电极设计和制作相当简单.采用线性电光效应耦合波理论对光在调制器中的传播行为进行详细的研究,经过理论计算,发现光通过调制器后,出射的调制光强不依赖于入射光的偏振状态.最后,以4 mm晶系中的SBN和KNSBN为例,给出调制器在横向应用时电光晶体优化切割方案.