本文關(guān)鍵詞：硅基聚合物光開關(guān)器件的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在信息技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，光纖通訊憑借其通信容量大、傳輸頻帶寬等優(yōu)點，成為現(xiàn)今通信領(lǐng)域的主要傳輸方式。隨著光網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，光開關(guān)在解決光域優(yōu)化、路由、網(wǎng)絡(luò)的保護等關(guān)鍵問題上發(fā)揮著重要的作用。隨著骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)交換容量的不斷增長，光開關(guān)矩陣的規(guī)模也在逐漸提高。在未來，具備高速度、低功耗、低損耗等優(yōu)點的光開關(guān)將起到更為重要的作用。 本論文使用兩種自主合成的電光材料DR19/SU-8、DR1/PC以及商用NOA73聚合物材料，結(jié)合材料自身的電光效應(yīng)和熱光效應(yīng)設(shè)計并制備了聚合物光開關(guān)器件，重點解決光開關(guān)研究中涉及到的高速度、低成本、低功耗以及長期穩(wěn)定性等重要問題。論文主要工作內(nèi)容如下： 1.基于光波導(dǎo)模式理論對三層平板波導(dǎo)、矩形波導(dǎo)以及脊形波導(dǎo)的有效折射率計算作了介紹。同時，，對于貫穿實驗始終的MZI型波導(dǎo)光開關(guān)的工作原理進行了詳細說明。最后，介紹了材料的電光效應(yīng)和熱光效應(yīng)。 2.自主合成了一種低成本的主客摻雜型電光材料DR19/SU-8材料，并對于材料的吸收、序參數(shù)以及電光系數(shù)作了詳細表征，材料的序參數(shù)達到0.61，電光系數(shù)γ33為11pm/V。通過光波導(dǎo)模式理論對矩形波導(dǎo)的尺寸作了計算，通過光刻、旋涂以及濕法刻蝕等工藝方法制備了電光開關(guān)器件。測試結(jié)果表明，使用這種低成本電光聚合物材料制備的電光開關(guān)，具有較快的響應(yīng)速度，其開關(guān)的上升和下降時間分別為36.5ns和33.1ns。 3.本章選擇雙酚A型聚碳酸酯（PC）作為電光材料的主體材料，選擇NOA73紫外固化膠作為包層材料制備了電光開關(guān)器件。通過優(yōu)化生色團DR1的摻雜濃度獲得了最大的電光系數(shù)，材料的電光系數(shù)為12.8pm/V。在理論計算的基礎(chǔ)上結(jié)合半導(dǎo)體工藝制備了DR1/PC電光開關(guān)器件。在300KHz頻率下，開關(guān)的上升和下降時間分別為33.6ns和27.4ns，開關(guān)電壓達到了23V，最大消光比為12dB。在室溫條件下，這種材料體系的電光開關(guān)可以穩(wěn)定工作超過3600小時。 4.本章使用NOA73材料制備了MZI型低功耗熱光開關(guān)，原因在于NOA73材料具有較高的熱光系數(shù)、良好的光學特性等優(yōu)點。器件的襯底材料選擇Si襯底，包層材料為PMMA。通過光波導(dǎo)模式理論計算了波導(dǎo)的截面尺寸，利用Rsoft軟件對于波導(dǎo)截面的熱場分布進行了模擬。最后，在完成器件的工藝制備后對熱光開關(guān)器件的性能進行了測試。熱光開關(guān)的消光比為29.3dB，開關(guān)的驅(qū)動功率僅為1.96mW。開關(guān)的上升時間和下降時間分別為754.4μs和722.8μs。
【關(guān)鍵詞】：聚合物 光波導(dǎo) 電光開關(guān) 熱光開關(guān)
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 光開關(guān)的應(yīng)用及其分類10-11
• 1.2 聚合物電光開關(guān)11-21
• 1.2.1 聚合物電光材料的研究進展13-16
• 1.2.2 聚合物電光開關(guān)在器件結(jié)構(gòu)和制備技術(shù)的研究進展16-19
• 1.2.3 聚合物電光開關(guān)在器件性能上的研究進展19-21
• 1.3 聚合物熱光開關(guān)21-24
• 1.4 論文主要工作及創(chuàng)新點24-26
• 第二章 聚合物光開關(guān)的理論基礎(chǔ)26-36
• 2.1 平面光波導(dǎo)理論26-32
• 2.1.1 三層平板波導(dǎo)26-27
• 2.1.2 矩形波導(dǎo)27-28
• 2.1.3 脊形波導(dǎo)28-29
• 2.1.4 MZI 型光開關(guān)的工作原理29-32
• 2.2 電光效應(yīng)32-34
• 2.3 熱光效應(yīng)34-36
• 第三章 基于主客摻雜型材料 DR19/SU-8 的電光開關(guān)的設(shè)計和制備36-51
• 3.1 摻雜型電光材料 DR19/SU-8 的制備和特性表征36-42
• 3.1.1 電光材料 DR19/SU-8 的制備36-37
• 3.1.2 電光材料 DR19/SU-8 的特性表征37-42
• 3.2 矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電光開關(guān)的設(shè)計和制備42-46
• 3.3 電光開關(guān)的測試分析46-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 基于主客摻雜型材料 DR1/PC 的電光開關(guān)的設(shè)計和制備51-79
• 4.1 摻雜型電光材料 DR1/PC 的制備和特性表征51-60
• 4.1.1 電光材料 DR1/PC 的制備51-53
• 4.1.2 電光材料 DR1/PC 的特性表征53-60
• 4.2 倒脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電光開關(guān)的設(shè)計和制備60-70
• 4.2.1 電光開關(guān)的設(shè)計60-64
• 4.2.2 電光開關(guān)的制備64-70
• 4.3 電光開關(guān)的測試70-77
• 4.4 本章小結(jié)77-79
• 第五章 基于紫外固化型材料 NOA73 的熱光開關(guān)的設(shè)計和制備79-91
• 5.1 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計和模擬79-83
• 5.2 器件的制備83-85
• 5.3 器件的性能測試85-89
• 5.4 本章小結(jié)89-91
• 結(jié)論91-93
• 參考文獻93-101
• 作者簡介及科研成果101-104
• 致謝104-105

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 胡軍武,吳濤;光開關(guān)和光開關(guān)陣列技術(shù)的發(fā)展研究[J];光通信研究;2002年01期

2 馬慧蓮;光開關(guān)研究新進展[J];光通信研究;2003年03期

3 李紅春;趙巧霞;陶曉燕;王豆豆;;全光通信中的光開關(guān)技術(shù)[J];電子設(shè)計工程;2011年04期

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  本文關(guān)鍵詞：硅基聚合物光開關(guān)器件的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：337978