高衍射效率通信光栅的研究.pdf

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1、2014年第8期信息通信2O14(总第140期)INFORMATION&C0MMUNICATIONS(Sum．No140)高衍射效率通信光栅的研究李文萃，唐伟侠，杨赕‘(1．国网河南省电力公司信息通信公司，河南郑州450052；2．中讯邮电咨询设计院有限公司，河南郑州450000)摘要：通过分析光栅器件的形成机理，指出了只有当液晶和光敏单体的扩散、成核和凝胶三个过程处于最佳匹配状态，才能形成比较理想的光栅器件，文章选用五官能度的DPHPA和双官能度的PDDA作为反应体系，它们以l：1的比例均匀混合，同时在体系中添加少量的光引发liB、共引发剂NPG，采用一次全息曝光的方法，制备

2、了衍射效率高达98．1％的光栅器件。由于此器件具有电控特性，使其在光通信领域有着广阔的应用前景。关键词：光栅；折射率；衍射效率；电场调谐中图分类号：0753．2文献标识码：A文章编号：1673—113l(2014)08—0007—02信号发生器0引言近几年，采用液晶材料制备的光栅引起了国内外众多学者的关注，液晶光栅是一种新型功能性光学器件，它是利用全息条件原理，在相干光场下，使得反应体系(液晶和丙烯酸酯单体的均匀混合物)相分离，构成了聚合物区与液晶区规律的交替性排列，一个聚合物层和一个液晶层构成一个周期，因而形成布拉格光栅。由于液晶区和聚合物区的折射率存在一定的差值，形成了一种

3、折射率调制，而由于液晶材料的折射率是可以随着外加电场的改变而改变的，所以光栅的折射率差值也会随着电场的变化而减小，因此器件的透射光强度可以实现持续调节和控制。因此这种光栅和其他光栅器件相H比圳，具有很大的优势，它的制作方法非常简单，体积非常小，图1器件的制备与探测光路生产成本也很低，再加上其电场可调性，使得液晶器件在光通2通信光栅的特性信领域有着较为广阔的应用前景。由于器件引入了液晶材料，液晶材料的折射率是可以随l通信光栅的设计理念着外加电场的改变而改变的，使得器件也具有了电场可调性。这种新型光栅器件是由两块玻璃基板构成，如图1所示，在没有外加电场的情况下，液晶区域内液晶分子的

4、指向平行这种玻璃基板的内表面都有一层均匀的导电薄膜(ITO膜)，在于玻璃基板表面，此时液晶区域和聚合物区域产生折射率差，ITO的上面再旋涂一层均匀的平行取向膜(PIA．2720．10F)，通入射光发生衍射。随着外加电压慢慢增强，液晶分子的指向过不同的摩擦方向来控制薄膜对液晶分子的取向，上下两基板会慢慢平行于外加电场，也就是垂直于玻璃基板表面，液晶层的摩擦方向相反。与此同时，通过在两玻璃基板中放置12um的折射率发生变化，当外加电场增大到一定程度，液晶分子全的隔垫物来精确控制器件的厚度。此器件体积非常小，玻璃面垂直于基板表面排列，此时液晶层的折射率就基本和聚合基板只有20mm*2

5、0mm。物层的折射率相同，器件的光栅结构也就消失了，入射光不再只有当液晶和光敏单体的扩散、成核和凝胶三个过程处发生衍射现象，而是直接透射出去。因此，此液晶器件可以实于最佳状态，才能形成比较理想的光栅器件，因此，选择材料、现出射光强的电场可调特性。调节配比及其它参数对于光栅的特性非常重要。大量研究本文制备的光栅器件之所以引入液晶材料，是由于以下表明，选取两种丙烯酸酯单体作为反应体系能够形成较为理几点：首先，液晶的响应速度非常的快，通常都在亚微米量想的器件，它们分别是五官能度的DPHPA和双官能度的级，其中铁电液晶可以达到LIs量级的响应速度；第二，液晶器PDDA，并以1：1的比例

6、均匀混合，液晶材料选用TEB30A；件体积小，本文制备的器件的大小为10cm*10cm*0．4cm，便同时在体系中添加少量的光引发RB、共引发剂NPG，将反应于集成。除此之外，制作方法简单、生产成本低廉也是此类体系搅拌均匀后，注入上述光栅器件内，然后将器件放置在器件不可忽视的竞争优势。因此，液晶器件可以作为电控器干涉光场下进行曝光，制备光路如图1所示。由于器件非常件来实现非机械式的光开关器件，它的实用性强并且简单快精细，所以在曝光过程中要注意两点：①要在暗室进行曝光，捷，应用领域广泛，发展前景非常乐观，是近期研究的热点之这样可以增加干涉光的对比度；②要保证曝光过程的稳定，保证实

7、验平台和器件不能有任何微小的抖动。这样才能保3结语证制备出来的器件比较理想。探测激光器选取He—Ne激光器，出射光为红光(6332nm)，这样可以在制备过程中对器件由于液晶材料具有大的电光系数、快的响应速度、低功耗进行实时的衍射效率测定。通过实时测定，本文制备出了衍等优点，使得液晶光栅在波分复用、全光交换系统等领域具有广泛的应用价值，本文就液晶光栅的形成机制进行了分析，并射效率高达98．1％的光栅器件。72014年第8期信息通信2014(总第140期)INFORMAT1ON&COMMUNIC