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光波导材料制作及微细笔直写工艺的研究

董林红  
【摘要】: 集成光学是在激光技术发展过程中,由于光通信、光学信息处理等的需要,而逐步形成和发展起来的。它要解决的实质问题实现光学信息处理系统的集成化和微小型化。在实际应用中,光电子器件制作工艺复杂且分立的光学器件及系统实用有诸多不便之处。而聚合物材料具有优良的光电性能且易成型加工,它的应用大大简化了传统的光电子器件的制作工艺。 本文的主要工作围绕微细笔直写光波导工艺的研究展开,研究了合成较大分子量氟化聚酰亚胺材料的工艺,根据氟化聚酰胺酸溶液本身的粘流特性,设计了笔写波导的装置,摸索出笔写最佳波导的工艺,并对波导进行通光及损耗测试。 首先,详细介绍了聚酰亚胺材料的合成原理、工艺,并对合成出的材料做了一些重要参数的表征,证实了氟化聚酰亚胺材料用于光通信器件制作上的优越性。 其次,研究了聚合物溶液流变现象及性能,结合笔写的实际结果,得出了聚合物溶液粘度越大写出的波导形貌越好的结论,并由此结论找出了最佳的聚合物溶液的配制工艺。 接着,根据氟化聚酰亚胺材料的成型工艺,设计出利用CAD/CAM设计生成的数控加工数据就可以在Si基SiO_2基板上直写光波导的直写装置。分析了笔写工艺条件对波导外部形貌的影响规律。 最后,将制作好的氟化聚酰亚胺材料的光波导进行通光和损耗测试,结果表明,所制备的条形光波导最小损耗可达到0.11dB/cm,能够满足工业应用的需求。在此基础上进一步分析了损耗的来源提出了减小损耗的方案。 由于传统的光电子器件制作工艺比较繁琐,导致器件生产周期长和生产成本高。本课题的研究为快速制造光电子器件打下了基础,具有重要的实用价值。


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