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SiO_2-Al_2O_3光导膜及分束器的制备

作　者: 彭新玲
导　师: 赵高扬
学　校: 西安理工大学
专　业: 材料学
关键词: 光波导 有机-无机复合 微细图形 溶胶-凝胶 化学修饰
分类号: TN252
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


随着光纤通信和集成光学的发展，硅基光波导成为光纤通信与光电子学领域研究和应用的热点。光波导器件的开发需要光波导薄膜材料的研制。由于溶胶-凝胶法制膜方便，工艺简单，因此在光波导薄膜的制备中得到了广泛的应用。本文的主要工作是用溶胶-凝胶法制备的SiO2-Al2O3系光导膜及光波导分束器。首先利用溶胶-凝胶技术与化学修饰相结合的方法，以有机硅氧烷（MAPTMS）和丁氧醇铝为原料，苯酰丙酮（BzAcH）为化学修饰剂，配制出感光性的SiO2／Al2O3溶胶。然后采用浸渍提拉法，在Si基SiO2包层材料上制得SiO2／Al2O3光导膜，薄膜厚度为4.3μm，折射率为1.559。利用SiO2／Al2O3薄膜良好的感光特性，结合紫外掩模法，制得了单模光波导、1xN（N=2，4）Y分支光分束器和1×N（N=4，8）多模干涉光分束器。对所制备的单模光波导、1×2Y分支和1×4多模干涉光分束器进行了通光实验，结果表明，1.53～1.56μm波长的光能被限制在光波导内，实现了光的传输与分束。进一步在上述制备的SiO2／Al2O3溶胶中，通过添加聚乙二醇（PEG）形成交联结构，可以有效地提高薄膜的厚度，发现添加PEG的凝胶膜（SiO2／Al2O3／PEG）经200℃热处理1h后，薄膜厚度可达15μm。而且这种凝胶膜在325nm附近具有吸收峰，表明薄膜仍具有紫外感光特性。利用这一特性，采用紫外掩模法，可以制作SiO2／Al2O3／PEG薄膜的微细图形，通过热处理可以获得线宽约为100μm的波导阵列图形。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 文献综述  7-19
  1.1 研究薄膜光波导器件的意义  7-8
  1.2 光波导薄膜的研究现状  8-13
    1.2.1 光波导材料概述  8-9
    1.2.2 硅基光导膜制备技术  9-13
      1.2.2.1 热氧化法  9-10
      1.2.2.2 阳极氧化法  10
      1.2.2.3 火焰水解法  10-11
      1.2.2.4 等离子体增强化学气相沉积法  11
      1.2.2.5 溶胶-凝胶法  11-13
    1.2.3 光波导微细图形制备技术  13
  1.3 光分束器的种类与研究进展  13-16
  1.4 薄膜光波导理论  16-18
  1.5 小结  18-19
2 实验方法  19-25
  2.1 绪言  19
  2.2 实验方案  19-20
  2.3 实验设备  20-22
  2.4 实验试剂及SiO_2/Al_2O_3系凝胶膜的制备  22-24
    2.4.1 实验试剂  22-23
    2.4.2 SiO_2/Al_2O_3凝胶膜的制备  23
    2.4.3 SiO_2/Al_2O_3/PEG凝胶膜的配制  23-24
  2.5 小结  24-25
3 光分束器的制备  25-37
  3.1 绪言  25
  3.2 器件结构  25-26
  3.3 器件制作工艺  26-32
    3.3.1 基片和掩模版清洗  27-28
    3.3.2 光导膜的制备  28-29
    3.3.3 微细加工  29-32
  3.4 器件测试  32-35
    3.4.1 测试系统  32-34
    3.4.2 测试结果  34-35
  3.5 小结  35-37
4 PEG改性的SiO_2/Al_2O_3光导膜制备  37-49
  4.1 绪言  37
  4.2 凝胶膜的感光性分析  37-39
    4.2.1 紫外光谱分析  37-38
    4.2.2 红外光谱分析  38-39
  4.3 薄膜的光学性质分析  39-44
    4.3.1 光度法计算薄膜折射率的原理  39-40
    4.3.2 光照对SiO_2/Al_2O_3/PEG膜透射率和折射率的影响  40-41
    4.3.3 热处理对SiO_2/Al_2O_3/PEG膜透射率和折射率的影响  41-42
    4.3.4 SiO_2/Al_2O_3系薄膜经光照和热处理的折射率和透射率  42-44
  4.4 PEG作用及机理  44-45
  4.5 SiO_2/Al_2O_3/PEG波导阵列制备  45-46
  4.6 小结  46-49
5 结论  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-56
附录 攻读硕士期间发表的论文  56

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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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