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《武汉理工大学》 2002年
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薄膜光波导新型成膜方法的研究

李小甫  
【摘要】: 薄膜光波导是光通信系统和光信息处理系统中的重要器件之一,它可极大地满足人们对高速率、大容量信息传输、存储、交换与处理的需要。光学薄膜在光纤通信系统中的应用也十分广泛。薄膜光波导和光学薄膜的制备方法很多,但80年代后期发展起来的离子自组装技术是一种制备薄膜的新技术,其主要优点有:操作简单、成膜容易、膜厚可控、成本低廉。目前还没有见到利用离子自组装技术制作薄膜光波导的相关报道,用此技术制备光学薄膜的报道也很少。本文旨在用离子自组装技术制备薄膜光波导和光学薄膜,为进一步的研究打下基础。主要内容有:1.薄膜光波导和光学薄膜在光通信、光计算、光传感中的重要性;薄膜光波导常规制备方法综述,给出了一种制备薄膜光波导和光学薄膜的新技术—离子自组装技术。2.研究了离子自组装技术成膜原理、特点及应用,探讨了影响离子自组装技术的因素。3.以钛酸丁脂为主要原料合成了二氧化钛胶体,研究了pH值对二氧化钛胶体稳定性的影响;在二氧化硅胶体中加入钛酸丁脂合成了二氧化硅和二氧化钛混合胶体。4.用离子自组装技术分别制备了PDDA/SiO_2和PSS/TiO_2光学薄膜,用紫外-可见光光谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、光纤光学系统等研究了薄膜的结构与光学性能。5.组装了一定厚度的光波导,并测量了光波导的光学常数。6.研究了单膜传输的影响因素以及波导损耗的测量原理,给出了波导损耗的计算公式。通过对光学薄膜和光波导的制备和性能测试,我们得出了如下结论:1.二氧化硅薄膜具有增透作用,可以用来制作增透膜,薄膜的折射率和每一双层的物理厚度分别为1.39和7nm左右(假定二氧化硅胶体的浓度为10mg/ml)。膜厚与双层数近似成线性关系,表明每一双层对薄膜贡献了相同数量的物质。2.TiO_2/PSS复合薄膜具有增反作用,可以制作增反膜。薄膜的折射率和每一双层的物理厚度分别为1.81和4.6nm。3.测试和分析结果表明,在波长为632.8nm的情况下,选用30%TiO_2和70%SiO_2所组成的混合胶体来制备薄膜光波导最合适。当组装113双层光波导时,光波导传输模式为单模,且光波导折射率和物理厚度分别为1.58和1139nm。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TB43

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