聚合物波导马赫-曾德折射率传感器的设计和制备

以聚合物ZPU44和ZPU46作为波导包层和芯层材料,设计并制备了基于Mach-Zehnder干涉仪(MZI)的集成折射率传感器。设计并优化了波导截面参数、弯曲半径和传感窗长度等结构参数,分析了其折射率传感特性,进而采用光刻、反应离子刻蚀(RIE)等传统的微加工工艺制备了聚合物MZI折射率传感芯片。测试结果表明,制备的聚合物MZI传感器在1.33~1.44的折射率变化范围内具有较好的线性度,折射率灵敏度约为88dBm/RIU,与设计基本符合。本文的聚合物折射率传感器传感窗长度小,容易实现阵列化,在生化传感领域有很好的应用前景。     

有机聚合物1×32波导热光开关阵列

研制出紧凑型树状分支结构马赫-曾德尔干涉(MZ I)型有机聚合物1×2热光开关以及1×32集成波导热 光开关阵列。利用旋转涂覆法、紫外固化工艺、接触曝光、反应离子刻蚀(RIE)、真空镀膜 、切割和抛光等传统 微加工工艺,成功完成了器件制备。通过优化刻蚀工艺,有效减小了刻蚀后波导的表面与侧 壁粗糙度。通过在 波导和金属掩膜层之间添加聚合物隔离层,进一步减小了波导的传输损耗。实验结果显示, 制备的1×2热 光开关插损仅为2.84dB,串扰为－31.13dB ,光开关的电功耗为4.1mW;制备的1×32波 导热光开关阵列插 损为11.8dB, 串扰为－25.3dB,电功耗小于5mW, 器件开关时间 为1.15ms。测试结果与数值模拟结果 吻合很好,研制的光开关有望应用于光交换器(OXC)、 光分插复用器(OADM)以及光 控相控阵天线的波束扫描控制系统中。     

基于光纤光栅的简支矩形板挠度和应变测量方法

提出一种利用光纤光栅传感器测量简支矩形薄板在横向载荷下挠度和应变分布的一种方法.通过在薄板4个不同位置各埋设1根光纤光栅,利用基于可调谐激光原理的光纤光栅传感解调系统检测出应变信息,并结合简支矩形板纳维叶解的前4项计算出决定挠度和应变的必要参数,最终代入矩形板各位置的坐标值即可获得矩形板各点的挠度和应变值.实验采用集中应力的方式对矩形板进行了载荷实验,实验结果与理论模拟相符,证实了该方法的可行性.     

含氟聚酰亚胺有机聚合物波导的制备

采用含氟单体4,4′-（六氟异丙基）-苯二酸酐（6FDA）、5,5′-（六氟异丙基）-二-（2-氨基苯酚）（6FHP）及二氨基二苯醚（ODA）合成了含氟聚酰亚胺共聚物材料,对材料的化学和光学性能进行了表征,共聚物材料在溶液状态下用旋涂法获得了较高质量的共聚物薄膜,并在此基础上采用先进的光波导工艺技术将该材料制备成条波导,测试结果表明该波导在光通信波段1550nm处的平均传输损耗小于0．66dB／cm,局部损耗在0．2dB／cm,进一步改进后有望获得性能优异的光电子器件．     

非均匀应变场中光纤布拉格光栅的数值分析

当非均匀应变场作用在光纤布拉格光栅（FBG）上时，由于FBG周期和有效折射率在沿FBG长度方向都为变量，所以会导致光谱形状的变化。采用耦合模理论和龙格库塔的方法可以准确地分析非均匀应变场中的FBG光谱特性，其缺点是收敛速度慢；而传输矩阵法虽然可以大大提高收敛速度，但是由于忽略了非均匀应变场的变化梯度，在分析变化率较大的非均匀应变场时与龙格-库塔方法相比准确度较差，通过改进适用于分析非均匀应变场的FBG等效周期，既保留了传输矩阵分析FBG的快速收敛性，又保证了分析准确性。     

集成光学器件的PLZT薄膜溶胶-凝胶法制备与性能研究

在掺铌钛酸锶(NST)的衬底上, 通过加入抑制开裂剂聚乙二醇对异辛基苯基醚(triton X-100), 利用溶胶-凝胶法制备了厚达4.6μm的 锆钛酸铅镧(PLZT)薄膜,从而有效地减小了其在集成光学器件应用中的传输损耗。实验分析 了triton X-100的加入量对薄膜质量的影响,并通过优化triton X-100的加入量可有效抑制薄 膜开裂。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、棱镜耦合波导 测试仪和台阶 仪等对制备的薄膜性能进行分析。结果表明,经过650℃快速退火处 理后,得到了表面平整度小于30nm、 粒径为50~100nm的钙钛矿结构PLZT薄膜,测得PLZT(8/65/35)和PL ZT(11/65/35)薄膜在 1550nm波长处的折射率分别为2. 4029和2.388。本文方法制备的 薄膜可以用于PLZT电光器件的制作。     

三阶聚合物波导布拉格光栅的设计与制备

利用紫外固化聚合物材料ZPU46和ZPU44分别作为 芯层和包层材料,设计并制备了中心波长在 1550nm附近的三阶聚合物波导布拉格光栅(WBG )滤波器。采用接触式光刻和反应离子刻蚀(RIE)等传统微加工工艺, 在高为4μm的单模矩形波导表面制备周期为1.6μm、高为 680nm的皱褶型光栅结构。实验测得截面 尺寸为4μm×4.2μm和5μm×4.2μm) 的三阶聚合物WBG的谐振波长分 别为1549550.5nm,边模抑制比分别为 19dB,3dB带宽分别为0.4nm和0.6nm,插入损耗为－7d B,与理论设计结果符合较好。     

DR19/PMMA掺杂型聚合物的电晕极化研究

极化聚合物以其响应速度快、制作工艺相对简单在聚合物集成光电器件领域得到了广泛的关注和研究.利用由大面积ITO玻璃、钨丝阵列以及金属栅格网组成的三层上电极结构,实现了DR19/PMMA掺杂型聚合物大面积均匀极化,并通过比较极化聚合物吸收光谱和以及反射法测量的电光系数,研究了极化电流、极化电压等极化参数对极化效果的影响.     

微波光子集成及前沿展望（特邀）

微波光子学是一门融合了微波技术和光子技术的交叉学科,是研究光波和微波在媒质中的相互作用以及在光频域实现微波信号的产生、处理、传输及接收的微波光波融合系统。由于现有的微波光子系统大多由分立器件组成,在体积、功耗、稳定性、成本等方面仍有待提升,因此集成化是微波光子技术发展的必然趋势。文中探讨了微波光子集成技术面临的主要科学与技术问题,总结了该技术的发展现状和前沿研究进展,并对其未来发展前景进行了展望。     

一种光纤Bragg光栅传感器解调系统的实验研究

实验研究了基于可调谐光纤激光扫描的光纤Bragg光栅（FBG）传感器解调技术。系统由可调谐光纤F—P（TFFP）滤波器、掺Er光纤放大器（EDFA）、隔离器和耦合器组成可调谐激光光源，根据光电探测器输出波形、驱动电压与应变问关系实现了应变解调。分析了影响系统解调精度的原因，并做了相应的改进。实验测得，应变与TFFP驱动电压间的线性度达到0．998，且能达到1．26μstrain的高应变分辨率。