文档介绍：东南大学
硕士学位论文
聚合物波导布拉格光栅的设计与制作
姓名:陈澍洵
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:崔一平;胡国华
20090403
摘要波导光栅是集成光学领域中最重要也是研究最多的器件之一。自集成光学诞生以来,人们从未停止过对波导光栅的研究工作。而随着光技术向通讯领域的迈进,波导光栅作为一种重要的滤波元件也将发挥越来越重要的作用。本文开展了基于有机聚合物波导光栅的研究,重点研究了波导光栅的设计和制作工艺,并提出了新的制作方法。聚合物材料的光敏特性对于波导光栅的制作至关重要,本文首先测试了多种聚合物材料的光学性能,并选择了聚甲基丙烯酸甲酯掺分散红疨材料体系作为波导光栅的材料。实验上对其热性能及光学性能等分别进行了详细的表征,重点研究了光致折射率变化特性;其次,根据波导的有效折射率方法,设计了单模聚合物波导,并用时域有限差分算法进行了模拟验证。再次,采用传输矩阵法,设计并模拟了基于以上材料波导的均匀和余弦切趾光栅,其半高全宽小于瓷渎式咏%螅颐窃工艺上制作了疨酆衔锊ǖ迹⒉捎醚谀7ㄔ贒/薄膜上制作出了光栅,并测量了光栅周期。最后,提出了基于纸夥ㄖ票父丛咏峁构庹さ男路椒āU庵址法将任意结构的波导光栅分解成多个正弦光栅,通过多次刻写来制作复杂结构的波导光栅。通过对制作聚合物波导的材料,设计方法以及波导光栅制作工艺的研究,在理论和实验上都取得了较好的结果。这些工作为进一步制作聚合物波导光栅打下了良好的基础。关键词:;波导光栅;纸
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:半研究生签名:裘耍乎是┟研究生签名:亡生塑±塑:导师签名:学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼
的出现,翻开了人类通向信息社会的新篇章。¨。光纤通信的发展,,作为光传输的基本理论一直指导着光通信技术的前进和发展。虽然在古代人们对光的传播就有了一定的认识,但深入研究光在光纤和各种光波导中传播理论,却是近三十年的事。光波导理论源于微波波导理论。世纪年代后期电子学的发展,使人将电磁波的利用推进到了微波波段,全世界都在致力于微波波导的研究。然而历史却没有遵从“循序渐进”的原则,当微波技术远没有获得所预料的广泛、大规模应用的时候,光波的时代就到来了。从微波到光,是人类对电磁波利用的必然趋势。所以光波导理论和微波波导理论有着密切的联系,然而二者却又有截然不同之处。光波导不只是介质微波波导尺寸的缩小,光在光纤中的损耗机理、光波导的弱导性以及其他传输特性都与微波波导不同,所以光波导理论是一门独立的理论。人类对光本质的认识经历了曲折的历程。今天,因光在传输过程中表现出波动性而将光看作~种电磁波已经成为人们的共识。光波既然是电磁波,那么它首先是一种电磁振荡。电磁振荡包括电场与磁场两方面的振荡,因此,光场按工程惯例以电场强度痛懦∏慷菻来表征,可写成【光场既是位置瑈,的函数,又是时间暮一个单一频率的简谐电磁场,通常可表示为其中￡,歉词噶浚朔较颉⒎群拖辔坏墓叵怠!ǜ隼硐氲南喔傻ドü猓部梢孕成上述的形式,即光场中每点的场分量均有固定的方向、稳定不变的频率和稳定的相位关系。但它的频率极高,达至数量级。实际的光场是由许多这样的理想相干光场叠加续的或离散的叠加桑遣唤銎德士赡懿煌乙辔尬榷ǖ南辔还叵担较蛞膊还定。所谓自然光就是这样一种光。而光波导与自然光不同。光导纤维就是一种最重要、最常见的光波导。通常,光导纤维的纵向长度比横向尺寸大得多,材料折射率的分布沿纵向基本是均匀的,或在局部可看成均匀的。光波导是比光导纤维更为广阔的概念。光波导同样具有纵向与横向的取向区分,纵向往往定义为传输方向,并以此作为一个波导的特征。常见的光波导分层示意图如图所示。它是一个三层平面光波导。若,光可束缚在内传播,它在较蛏铣氏忠桓稳定的场型。第一章绪论ぃ
波导光栅的研究进展导祸创引。」庹な迪至思す