光敏性偶氮苯聚合物波導(dǎo)光柵的制備及其特性.pdf

1、偶氮苯聚合物材料在光子學(xué)的方方面面均以表現(xiàn)出巨大的潛在應(yīng)用，包括光子產(chǎn)生、光子調(diào)控、光子轉(zhuǎn)換、光子存儲(chǔ)和光子傳輸?shù)取Ｔ诠庾觽鬏斚到y(tǒng)中，可調(diào)的光纖器件如全光可調(diào)諧激光器，全光可調(diào)光分插復(fù)用器等是非常重要一部分。本論文主要圍繞基于偶氮苯基團(tuán)的光致可逆順?lè)串悩?gòu)、光致物質(zhì)遷移和光致可逆的雙折射這些特殊的光響應(yīng)性能來(lái)制備波導(dǎo)光柵，特別是光纖波導(dǎo)光柵，為偶氮苯聚合物材料用于智能化光可控光纖通訊系統(tǒng)提供必要的理論和技術(shù)支持。
　　 本論文的研

2、究?jī)?nèi)容從偶氮苯聚合物材料入手，充分研究它的光敏特性，再利用逐點(diǎn)法，掩模法等刻寫(xiě)偶氮苯聚合物平面光柵。在此技術(shù)基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步利用振幅掩模法和干涉法在光敏性偶氮苯聚合物光纖上刻寫(xiě)光柵，并對(duì)光纖光柵特性進(jìn)行研究。全文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 1.首先概述了偶氮苯聚合物材料的基本特性，包括光致異構(gòu)化、光致取向、光致雙折射、光致物質(zhì)遷移和液晶性能，然后列舉了偶氮苯聚合物材料在光子學(xué)各領(lǐng)域（光子產(chǎn)生、光子調(diào)控、光子轉(zhuǎn)換、光子存儲(chǔ)、

3、光子傳輸）的一些應(yīng)用；最后闡明本工作的目的意義——無(wú)損傷刻寫(xiě)出高雙折射和全光可擦除的光纖光柵，并且最終實(shí)現(xiàn)全光可調(diào)光學(xué)器件及系統(tǒng)。
　　 2.介紹了表面等離子體共振技術(shù)用于研究和表征薄膜的折射率和膜厚的原理；隨后利用吸收光譜技術(shù)，分析了偶氮苯聚合物的光致異構(gòu)化，進(jìn)一步研究了照射光強(qiáng)對(duì)光致異構(gòu)化程度及速率的影響，異構(gòu)化程度隨著光強(qiáng)的增加而增加，而異構(gòu)化速率則隨光強(qiáng)的增加線性增加；然后又利用表面等離子體共振技術(shù)分析研究了光致異構(gòu)化導(dǎo)

4、致的折射率變化，并從實(shí)驗(yàn)和理論上建立了描述光致異構(gòu)化與光致折射率變化之間關(guān)系；再結(jié)合光強(qiáng)對(duì)異構(gòu)化程度及速率的影響，討論了光強(qiáng)對(duì)光致折射率變化的大小及速率的影響；最后，基于偶氮苯聚合物光致折射率的變化可以實(shí)現(xiàn)光開(kāi)關(guān)功能，然后研究了光強(qiáng)對(duì)光開(kāi)關(guān)的影響。
　　 3.通過(guò)對(duì)影響偶氮苯聚合物光致取向和雙折射的各種化學(xué)和物理因素的分析，選用2-[4-（4-氰基偶氮苯基）苯氧基]乙基甲基丙烯酸酯（2CN）偶氮苯單體作為制備偶氮苯聚合物光纖的材

5、料，并在常溫常壓下，可用波長(zhǎng)落在偶氮苯線性吸收帶或532nm線偏振的激光來(lái)刻寫(xiě)偶氮苯聚合物光纖光柵。為有效地提高光致雙折射及其穩(wěn)定，今后可以考慮利用非共價(jià)型聚電解質(zhì)，提高偶氮苯聚合物的濃度，與其它長(zhǎng)π-共軛基團(tuán)共聚形成協(xié)同作用和摻雜貴金屬納米粒子。利用線偏光誘導(dǎo)雙折射后，可以用非偏光或圓偏光進(jìn)行“擦除”，最終實(shí)現(xiàn)光致雙折射的可逆擦寫(xiě)。
　　 4.利用逐點(diǎn)寫(xiě)入法，雙頻光柵法和振幅掩模法，在偶氮苯聚合物薄膜中刻寫(xiě)長(zhǎng)周期的一維或二維平

6、面光柵，并對(duì)光柵的可擦除性、偏振性、穩(wěn)定性、表面形貌等做了進(jìn)一步分析和研究。結(jié)果表明：目前比較適合用于偶氮苯聚合物長(zhǎng)周期光纖光柵刻寫(xiě)的方法有偏振直寫(xiě)法和振幅掩模法兩種。
　　 同時(shí)，利用相位掩模法和干涉法，在偶氮苯聚合物薄膜中刻寫(xiě)出短周期的表面浮雕光柵和純偏振光柵。結(jié)果表明：相位掩模法和干涉法均適用于偶氮苯聚合物短周期光纖光柵的刻寫(xiě)。
　　 5.利用Teflon繩技術(shù)制備出偶氮苯聚合物光纖，發(fā)現(xiàn)由于纖芯材料的再溶解和擴(kuò)散

7、效應(yīng)，偶氮苯單體摻雜聚合物光纖纖芯折射率比設(shè)計(jì)值小，并且纖芯比設(shè)計(jì)值大；而利用擴(kuò)散系數(shù)小的偶氮苯共聚物摻雜聚合物光纖纖芯折射率跟設(shè)計(jì)值差別不大，但目前其導(dǎo)光性能較差。
　　 隨后利用振幅掩模法，在偶氮苯聚合物光纖中刻寫(xiě)出雙折射長(zhǎng)周期光纖光柵，并從理論上分析了形成原因，長(zhǎng)周期雙折射光纖光柵與傳統(tǒng)長(zhǎng)周期光纖光柵之間的差別，及其特殊應(yīng)用。
　　 最后利用兩種周期性調(diào)制的干涉光場(chǎng)，在偶氮苯聚合物光纖中刻寫(xiě)B(tài)ragg光纖光柵。其中