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聚合物平面光波导集成技术的基础研究

作 者: 衣云骥
导 师: 张大明
学 校: 吉林大学
专 业: 物理电子学
关键词: 光子集成 纳米压印 光流控芯片 光波导延迟线
分类号: TN252
类 型: 博士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


近年来,集成化成为了光波导器件的发展方向,光波导集成技术的研究具有重要的意义。本论文主要从材料、工艺、器件的角度对聚合物平面光波导集成技术进行了研究,主要工作如下:材料方面:完成了紫外固化NOA(Norland optical adhensive)材料固化条件、成膜性、平整度、刻蚀条件的探索,制备了NOA材料聚合物光波导器件。合成了磷酸盐掺铒玻璃材料,通过离子交换制备了离子交换光波导器件。工艺方面:主要包括基于NOA材料的紫外纳米压印技术、微流控技术、准分子切割技术和直接固化技术。设计并制备了纳米压印的模板,采用紫外纳米压印制备得到了高精度的聚合物凹槽,应用该凹槽制备了微流控芯片和不同结构的聚合物光波导。采用准分子激光切割柔性聚合物波导的端面。把有机光波导材料和无机光波导材料进行了集成,设计了损耗补偿、区域放大等混合集成结构。器件方面:设计了交叉型光波导延迟线,模拟了器件的损耗,测试了器件的相关参数。采用纳米压印的方法制备了柔性聚合物光波导放大器器件。采用光漂白、微流控和纳米压印等技术制备了光流控芯片,在交叉有36条微通道的直波导上得到了24dB的插入损耗。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-14
第1章 绪论  14-31
  1.1 光电子集成技术  14-16
  1.2 光波导集成材料  16-18
  1.3 光波导制备方法  18-21
  1.4 光波导集成技术和方法  21-28
    1.4.1. 新型的光波导结构  21-23
    1.4.2. 光波导的耦合方法  23-25
    1.4.3. 光波导的集成技术  25-28
  1.5 本论文的主要工作  28-31
第2章 聚合物光波导器件的材料研究  31-52
  2.1 聚合物光波导器件的衬底材料  31
  2.2 紫外固化聚合物 NOA 材料  31-36
  2.3 NOA 材料的干法刻蚀  36-38
  2.4 NOA 材料的紫外纳米压印  38-52
    2.4.1. 纳米压印模板的制备  39-45
    2.4.2. 纳米压印波导的制备  45-46
    2.4.3. 纳米压印端面的处理  46-52
第3章 聚合物无源光波导器件的设计制备  52-71
  3.1 聚合物光波导延迟线器件  52-63
    3.1.1. 光波导延迟线的研究进展  52-54
    3.1.2. 交叉型光波导延迟线的模拟设计  54-58
    3.1.3. 交叉型光波导延迟线实验制备  58-63
  3.2 两边刻槽脊型光波导器件的设计制备  63-66
    3.2.1. 脊型光波导的设计制备  63-65
    3.2.2. 两边刻槽的脊形光波导的制备  65-66
  3.3 柔性聚合物光波导的设计制备  66-68
  3.4 纳米压印无源器件的制备  68-71
第4章 聚合物微流控光波导器件  71-82
  4.1 微流控制备光波导  71-74
  4.2 光流控的基础研究  74-82
    4.2.1. 光流控的发展  74-75
    4.2.2. 光漂白制备光流控芯片  75-78
    4.2.3. 准分子刻蚀光流控芯片  78-80
    4.2.4. 光流控液体波导的制备  80-82
第5章 聚合物有源光波导器件的设计制备  82-93
  5.1 有源聚合物器件电极的制备  82-88
    5.1.1. 柔性薄膜上电极的制备  82-84
    5.1.2. 剥离法制备铝电极  84-86
    5.1.3. ITO 电极的湿法刻蚀  86-88
  5.2 聚合物柔性热光器件的制备  88
  5.3 电光聚合物柔性波导的制备  88-90
  5.4 柔性光波导放大器的制备  90-93
第6章 有机无机混合集成器件  93-105
  6.1 掺铒磷酸盐玻璃光波导器件  93-97
    6.1.1. 磷酸盐玻璃的制备  93-95
    6.1.2. 磷酸盐光波导的制备  95-97
  6.2 损耗补偿器件的设计制备  97-101
  6.3 集成光波导放大器的设计  101-103
  6.4 柔性波导输入输出的设计  103-105
第7章 总结和展望  105-115
  7.1 聚合光波导集成技术的阶段性进展  105-113
    7.1.1. 波导反射镜的制备  105-107
    7.1.2. 垂直混合集成的工艺探索  107-109
    7.1.3. 灰度光刻和梯度刻蚀  109-111
    7.1.4. 液态固化技术  111-112
    7.1.5. 玻璃基光波导传感器的设计  112-113
  7.2 总结展望  113-115
博士期间取得的研究成果  115-117
致谢  117-118
参考文献  118-123

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 波导光学与集成光学 > 光波导
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