侧链型聚合物DANS-PMMA脊形条波导的制备

有机聚合物的紫外漂白,经过一系列复杂的光化学反应,会使聚合物薄膜的折射率和厚度降低。在此基础上,利用金属掩模对聚合物薄膜进行选择性紫外漂白,制备出了聚合物脊形条波导。紫外漂白不需要对聚合物薄膜进行光刻和腐蚀便可获得边缘和表面比较整齐和光滑的脊形条波导,对减少波导的散射损耗十分有利。本文介绍了利用紫外漂白和金属掩模方法制备侧链型聚合物DANS（4－dimethylamino-4’nitro-stlibene)-PMMA(polymethyl methacrylate)脊形条波导的工艺过程,并对关键工艺进行了讨论。     

聚合物阵列波导光栅复用器关键技术的研究

介绍了阵列波导光栅(AWG)复用器的工作原理;运用光栅衍射理论和马卡提里近似法,对中心波长为1.55 μm,波长间隔为1.6 nm的聚合物AWG进行参量设计,通过数值模拟验证了设计的正确性.用甲基丙烯酸甲酯类聚合物对AWG的制备工艺进行了研究,用铝作掩模制作了聚合物光波导,测试结果表明在1.55 μm处波导实现单模传输.     

脊形聚合物光波导制备及理论分析

报道了利用铝膜作掩模,通过紫外光照射制备键合型聚合物DANS－PMMA脊形光波导的新方法。所制备的聚合物脊形光波导,其形状与通常的脊形波导相同,但内部折射率又与矩形波导类似。从理论上推导出脊形波导的模式本征值方程,并给出相应的归一化通用曲线,可以供相应波导设计和制备作为参考。     

硅基聚合物AWG波分复用器研究

报道利用甲基丙稀酸甲酯-甲基丙稀酸缩水甘油酯共聚物研制AWG波分复用器，对其原理、设计及制作工艺进行了研究。设计出AWG版图，利用铝掩模技术及反应离子刻蚀工艺完成了聚合物AWG制作。实验结果证明，制备的波导实现了单模传输。     

紫外胶在聚合物准矩形电光波导中的应用

基于聚合物材料的波导型电光器件对提升光通信网络的带宽容量具有重要的意义。设计并制备了一种基于有机/无机杂化非线性材料的准矩形聚合物电光波导,采用SiO2作为下包层,紫外胶SU-8作为引导芯层,掺有生色团DR1的有机/无机杂化非线性材料DR1/SiO2-TiO2作为电光层,通过优化感应耦合等离子体刻蚀工艺的天线功率、偏置功率和氧气流量,将SU-8同时作为引导芯层和刻蚀工艺的掩模,制备了准矩形电光波导。实验测得波导传输损耗为-3.5 dB/cm。     

基于YAG透明陶瓷制作衍射光栅元件的研究

研究并制作了以钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷为基底材料的衍射光栅元件。通过磁控溅射技术在YAG透明陶瓷表面溅射一层均匀致密的金属铬,获得带有硬掩模的陶瓷样品。借助接触式曝光系统进行光刻,反复试验,获得带有衍射光栅的YAG透明陶瓷样品。经光学轮廓仪检测,样品铬膜厚0.072 m,光栅细节得到完好保留。实际光栅的衍射图样再次验证了以YAG透明陶瓷代替传统微光刻基底材料制作衍射光栅的可行性,使得衍射光栅在更为复杂的环境下发挥作用成为可能。     

磁控溅射Al膜的AFM性能分析及其制备工艺研究

用原子力显微镜(AFM)对直流溅射和射频溅射制备铝膜的表面粗糙度及颗粒大小进行了分析比较.实验结果表明:溅射功率和溅射时间对铝膜表面粗糙度有影响,通过延长溅射时间或提高溅射功率可使膜的平均颗粒直径增大.     

集成光学 光波导参数测试

TN252 2005031939 渐变折射率波导表面折射率的确定=Determination of surface index of graded-index waveguides[刊,中]／付国兰 (上海交通大学物理系．上海(200240)),曹庄琪…∥光学 学报．-2005,25(2)．-161-164 单调变化的渐变折射率波导的表面折射率大于波导 基模的有效折射率,因而不能用传统的m-线方法测量。 利用分析转移矩阵(ATM)方法研究了渐变折射率波导中 的表面等离子波,提出了一种确定波导近表面折射率的实     

聚合物波导型表面等离子体共振传感器的特性研究

基于表面等离子体共振理论,将SU-8作为波导芯层材料,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为下包层材料,设计了一款聚合物波导型SPR传感器。理论计算了波导芯层折射率、被测物折射率、不同金属薄膜及其厚度等因素对表面等离子体共振曲线的影响。分析结果表明,在可测试范围内,被测物折射率越大,灵敏度越高;波导芯层折射率减小,共振峰向长波方向移动,被测物检测范围整体向折射率小的方向偏移,波导芯层折射率增大则相反。     

基于电光聚合物的表面等离激元调制器

基于电光聚合物,提出了一种结构简单,尺寸小,效率高的表面等离激元(SPP)调制器.该调制器采用M-Z干涉仪结构的金属波导,金属周围是均匀极化后的电光聚合物,通过在金属波导两臂间加电压对聚合物折射率进行调制,折射率调制再通过M-Z干涉仪结构转化为对金属波导中SPP强度的调制. 通过求解金属波导附近的电场分布,并结合SPP场分布的特点,在理论上说明了这种结构可以通过外加电压有效地调制金属波导输出端SPP的强度,调制所需的半波电压约为2.8V. 关键词： 表面等离激元 电光调制 电光聚合物     

M-Z型极化DANS聚合物电光波导强度调制器研究

研究了Mach-Zehnder型极化聚合物电光波导强度调制器的制备工艺.器件采用DANS (4-dimethylamino-4′nitro-stlibene)聚合物为电光波导材料,由电光波导层、上下介质缓冲层、上下金属电极层构成五层波导结构.对五层光波导各层之间的光学、化学以及微加工工艺的相互兼容性进行了深入研究.采用紫外光漂白方法制备出侧壁光滑的条波导,采用钨丝电晕极化方法对DANS聚合物波导进行有效极化,使其具有电光特性.通过优化器件制备工艺,研制出工作波长为1300 nm的M-Z型电光波导强度调制器原型器件.实验测得器件半波电压约为10 V,调制带宽约为1 GHz.     

泡沫镍耦合金纳米结构增强拉曼散射

现有的柔性波导器件存在加工制备难、机械柔韧性有限、可靠性程度低等难题。基于中性面理论,以聚酰亚胺(PI)薄膜为衬底,设计并制作了具有三明治叠层结构的柔性多模聚合物波导,通过多层中性面的构筑赋予柔性波导优异的结构可靠性和机械柔韧性。所制备的柔性聚合物波导具有低传输损耗(0.16 dB/cm@850 nm)和低通道串扰(<-40 dB)的特性。通过微机械设计使在机械变形过程中施加在波导芯层上的应变最小化,波导表现出优良的机械弯曲性能,其最小弯曲半径低至3 mm,且以1 mm弯曲半径弯曲1000次后,其传输损耗无明显增加。可靠性测试实验结果表明,柔性波导具有优异的热稳定性、耐老化性能以及可加工性能,经过湿度循环、温度循环以及无铅回流焊处理后,波导的传输性能并未发生明显劣化。该研究为具有优异机械柔性和环境可靠性的柔性聚合物波导的规模化生产和应用提供了一定的理论与技术指引。     

光电子技术与器件 光学传感、传感器

TP212．1 2005053728 波导型钯(Pd)膜氢传感器数值模拟及优化=Simulation and optimal design for a Pd-coated hydrogen sensor based on integrated optical waveguide[刊,中]／胡建东(浙江大学 光及电磁波研究中心,现代光学仪器国家重点实验室．浙 江,杭州(310027)),文泓桥…∥光子学报．-2005,34 (2)．-237-240 基于离子交换波导的集成型器件是氢敏传感器中很 有发展潜力的一种。传感区域由离子交换波导及其表面 的金属钯膜组成,通过有限差分法(FDM)计算了这种波导 结构中的导模及表面等离子模的模场分布,分析了其传播 特性与钯模光学常数的关系,并结合束传播方法(BPM)对 钯膜的厚度进行了优化,使其具有最高的灵敏度。图6参 16(王淑平)     

与聚合物光波导混合集成的薄膜偏振分束器

基于光学薄膜的偏振效应和多光束干涉效应设计了由多层二氧化钛(Ti O2)-二氧化硅(Si O2)薄膜结构组成的偏振分束片,提出了在聚合物光波导中混合集成的方案,并采用时域有限差分(FDTD)数值法优化了方案中的结构设计。在聚合物材料基底上制备了Ti O2-Si O2多层薄膜偏振分束片,并将此薄膜偏振分束片嵌入聚合物光波导的沟槽中,从而实现了结构紧凑的偏振分束器。而后对此混合集成偏振分束器进行了实验表征,实验表明该器件在C波段上的插入损耗低于2.5 d B,偏振消光比大于25 d B。这样混合集成的偏振分束器不仅可用于现有的偏振控制光学系统中,而且充分发挥了薄膜偏振分束片的优势,可为实现小型化、高度集成的偏振分束器提供新方案和更多的自由度。     

分步磁控溅射ZnO和/或功能化碳纳米粒子修饰ZnO电子传输层增强聚合物太阳能电池效率

氧化锌具有良好电子传输性和高透光性,ZnO作为电子传输层已被广泛应用于聚合物太阳能电池。但采用溶胶凝胶法和真空镀膜制备ZnO电子传输层,因ZnO界面具有大量缺陷,极大增加载流子复合。抑制ZnO界面复合电流和改善ZnO界面接触性能,是提高ZnO基电子传输层聚合物太阳能电池性能关键所在。基于P3HT:PCBM反转型聚合物太阳能电池,采用磁控溅射ZnO层,研究了离子液功能化碳纳米粒子(ILCNs)修饰层或Ar/O₂混合气体溅射沉积ZnO修饰层,以及Ar/O₂溅射ZnO界面层与ILCNs联合修饰ZnO界面的聚合物太阳能电池性能。纯Ar和Ar/O₂混合气体下一步溅射沉积ZnO电子传输层,其电池效率分别为2.2%和2.8%。经ILCNs修饰或Ar/O₂溅射ZnO修饰层,电池效率分别达到3.4%和3.1%,并且分步溅射ZnO层并联合ILCNs修饰ZnO界面,聚合物太阳能电池效率可提高到3.8%。ZnO修饰型聚合物太阳能电池克服了电化学阻抗负阻效应,降低了反向暗电流并显示出更好的整流特性。研究表明,采用ILCNs修饰ZnO层和分步溅射ZnO层能有效抑制ZnO界面缺陷和改善界面接触性能,而采用分步溅射ZnO层与ILCNs联合修饰ZnO界面,这种联合修饰ZnO界面方案,更能增强ZnO层电子传输和提取能力,是提高聚合物太阳能电池效率更为有效方案。     

基于非对称脊波导的多种聚合物弯波导性能分析

以缩短马赫-曾德尔(M-Z)电光调制器分支波导为目的,将有机聚合物非对称结构的脊波导应用于S弯波导中。采用半矢量有限差分光束传输分析法,系统地分析了不同参数下采用非对称脊波导的三种常见弯波导,即正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导的TM00光场传输损耗,并与采用对称脊波导的结构相比较。研究表明,在芯层厚度h=1.5μm、脊高为0.3μm、脊宽w=4μm、分支高度G=11μm的情况下,当脊波导短边芯层平板宽度s≥2μm时,在相同传输损耗条件下,正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导长度分别可减少40%、30%和25%,该结果对有机聚合物M-Z调制器中分支波导的设计具有一定的参考价值。     

集成光学 光电集成与器件

TN252 2006065162非对称含左手材料平面波导的传输特性=Propagation properties of asymmetric metamaterial slab waveguides [刊,中]/沈陆发(上海大学通信与信息工程学院,上海(200072))．王子华//光电子·激光．—2006,17(6)．—688-692由Maxwell方程组讨论了3层非对称含左手材料平面波导,推导了衬底和覆盖层为左手材料而薄膜为右手材料的平面波导TE模的色散关系。通过求单位宽度TE模所承载的功率,得到了含左手材料平面波导的等效厚度。引入右手材料平面波导的相关方程、曲线并和含左手材料平面波导的方程进行对比分析,发现了非对称3层含左手材料平面波导的一些奇异特性。图6参11(严寒)     

利用倾斜角度蒸发法制备Al/Al_2O_3/Al超导隧道结

利用电子束曝光法对双层光刻胶进行曝光来制备悬空掩模结构,在此基础上利用电子束蒸发系统采用倾斜角度蒸发法制备铝超导薄膜,采用热氧化法在底层铝膜表面形成氧化铝作为势垒层,制备出铝SIS超导隧道结,并在360mK的情况下对铝结进行了Ⅰ～Ⅴ特性的初步测量.铝隧道结的成功制备为下一步构建超导量子比特器件,研究其量子特性奠定了良好的基础.     

聚合物阵列波导光栅的制作技术

研究了聚合物阵列波导光栅AWG制作的几个关键技术.首先,为了克服反应离子刻蚀过程中单独使用光刻胶作掩膜而导致的光波导形状和尺寸偏离设计的缺点,采用了光刻胶与金属掩膜相结合的双掩膜技术进行器件制作.详细介绍了双掩膜技术制备聚合物AWG的过程,并得出铝膜作为掩膜的最佳厚度为100nm左右.测试给出了使用和没有使用双掩膜的对比结果,该结果表明使用双掩膜技术制作的波导质量明显好于单独使用光刻胶作掩膜制作的结果.其次,采用蒸气回溶技术来减小反应离子刻蚀产生的波导表面和侧壁的起伏,从而降低了波导的散射损耗.结果表明,蒸气回溶技术使所制作的波导表面的均方根粗糙度从41.307nm降低到24.564nm.     

基于铒镱共掺纳米晶的聚合物光波导放大器的增益特性

通过理论模拟和计算对基于氟钇钠(Na YF4)∶镱(Yb~(3+)),铒(Er~(3+))纳米晶的聚合物光波导放大器在1.55 mm处的增益特性进行了研究。分析中采用的波导芯层为Na YF4∶18%Yb~(3+),10%Er~(3+)纳米晶掺杂的SU-8 2005聚合物,包层为P(MMAGMA)聚合物。通过测试和分析纳米晶材料的吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt理论计算出了相应的Judd-Ofelt参数:Ω2=6.302×10-20cm2,Ω4=0.69×10-20cm2,Ω6=7.572×10-20cm2。通过求解原子速率方程与光功率传输方程模拟分析了波导放大器在1.55μm波长的增益特性,得到的增益曲线具有饱和效应,当Er~(3+)离子浓度为7.5×1025m-3时获得的最大增益为9.7 d B。以Si O2作为下包层,Na YF4∶Yb~(3+),Er~(3+)纳米晶掺杂的SU-8 2005聚合物作为芯层,P(MMA-GMA)聚合物作为上包层,制备了聚合物光波导放大器,当波长为980 nm的抽运光功率为170 m W、信号光功率为0.1 m W时,器件获得的最大相对增益为3.42 d B/cm。