pmma基极化聚合物薄膜的制备改性及其光波导研制

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1、摘要极化聚合物材料具有非线性系数高、电容率低、易加工处理、与现有集成工艺相兼容等特点，因而在集成光学特别是光通信器件领域有着广阔的应用前景。而最近新兴的无机／有机杂化材料，由于兼备聚合物的柔韧性、高透光性和无机物的热稳定性等特点，而备受材料界关注。本文的主要工作就是制备两种体系极化聚合物薄膜，包括主客体掺杂型体系和有机／无机杂化型体系，并运用光漂白工艺制备出以杂化型薄膜为芯层的Y型光波导。实验中首先以分散红l(DRl)为生色团，制备基体为PMMA的主客体掺杂型极化聚合物体系。DRl含量为1帆％的聚合物PR．10的疋只有94。C，而PMMA的瓦为105"C；并以PR．10为例，

2、对主客体掺杂型极化聚合物薄膜的电晕极化工艺进行优化得出较佳的极化条件为：极化电压为4．5kV，极化时间为30min，极化温度为95。C，极化薄膜的取向序参数为0．182，常温下薄膜表现出较快的弛豫速度，60d后取向度仅为初始值的21％；二次谐波产生(SHG)实验结果表明聚合物薄膜的二阶非线性系数西3为1．90x10-8esu。然后通过溶胶．凝胶(s01．gel)工艺合成以MMA为有机物骨架，以MSMA为偶联剂，以TEOS为无机前体的有机／无机杂化材料PMMA／Si02，并且以此为主体，制备出以DRl为客体的杂化体系：n(TEOS)／[n(MMA)+n(MSMA)]=0．6的样

3、品PCR．0．6不仅其玻璃化温度疋高达165"C，远高于PMMA／DRl材料，而且杂化薄膜显示出明显改进的热稳定性和优异的抗弛豫性能，电晕极化后在常温下保存20d后取向度依旧保持为初始值的91％，并且趋于稳定不再下降。在此基础上，以PMMA／Si02为包层、有栅无机杂化型薄膜为芯层，应用光漂白法制备出Y型光波导，对其制备工艺进行探讨和优化，尤其是铝掩模层的制作和光漂白对波导薄膜的影响。运用光纤与波导直接耦合装置对Y形光波导进行性能测试，由功率计测得Y分支的光强比为44：56，光损耗值约为9dB。关键词：极化聚合物；有机／无机杂化；光波导AbstractTherewereadv

4、antages，fornonlinearoptical(NLO)poledpolymermaterials，oflargenonlinearopticalcoefficient，lowpermittivity,easyprocessingandmonolithicintegration．ItWaSthusexpectedthatmeyplayedanimportantroleinthefieldofintegratedoptics，especiallyhighperformancephotonicdevices，suchashigh·speedopticalswitches，

5、tunablefiltersandbroadbandopticalmodulators．Inrecentyears，organic—inorganichybridmaterialshavedrawnmuchattention,．勰involvetheadvantagesofbothorganicandinorganicphasessuch舔hightransmitance,greatflexibilityandbetterstabilityandtoughness．Inthisthesis，twokindsofNLOpolymerthinfilmsincludingploym

6、er／chromophoreguest·-hosLorganic--inorganichybrid／chromophoreweresuccessfullypreparedbydip-coatingtechnique，andaY-typeopticalwaveguideWasobtainedusinghybridfilmascorelayerwithphoto-bleachingtechnique．Azo-·dyepolymerfilmsoftheguest··hostsystemwerepreparedwithdispersered一1(DRl)asNLOactivechro

7、mphoreandpoly(methylmethacrylate)(PMMA)aspolymermatrix．The％ofpoledpolymerwith10wt％DR1(PR-10)was94"C，whilethatofPMMAWas105"C．Thepolingconditionwasoptimizedandtheoptimalorientationorderparameter(卿ofPR一10wasestimatedtobe0．182．After30datroomtemperature，the西v