PMMA極化聚合物光波導(dǎo)薄膜的改性研究.pdf

1、本文首先通過對國內(nèi)外有機(jī)聚合物薄膜光波導(dǎo)及其光學(xué)器件的研究現(xiàn)狀進(jìn)行的大量調(diào)研，簡單闡述了極化聚合物薄膜光波導(dǎo)的非線性光學(xué)性能及其器件化方面的研究現(xiàn)狀，并分析了其今后的應(yīng)用和發(fā)展趨勢。在此基礎(chǔ)上，確定以具有實用化前景的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物作為薄膜光波導(dǎo)的主體材料，采用二氧化硅(SiO2)無機(jī)納米顆粒和有機(jī)染料分散紅DRl來進(jìn)行改性，并研制極化聚合物薄膜。 論文工作針對SiO2納米顆粒改性和DR1極化改性兩方面，采用不

2、同的成分配比和工藝條件研制改性PMMA薄膜樣品，并利用各種先進(jìn)測試手段對樣品進(jìn)行性能表征和分析。主要從改性薄膜的成膜特性、透過率、熱穩(wěn)定性和折射率四個方面展開討論，綜合考慮總結(jié)出了制備無機(jī)顆粒.有機(jī)聚合物體系優(yōu)良可靠的工藝流程，并從各種材料成分和結(jié)構(gòu)的微觀作用機(jī)理上重點分析了SiO2納米顆粒和DR1對PMMA薄膜性能的影響。 另外，針對改性PMMA薄膜的非線性光學(xué)性能研究，首先通過對幾種典型有機(jī)聚合物極化和非線性測試方法的對比分

3、析，提出了對改性PMMA薄膜進(jìn)行極化和測試的基本方案和改進(jìn)思路。 再利用外協(xié)單位的先進(jìn)設(shè)備和實驗平臺，搭建了較簡便的電暈極化系統(tǒng)和非線性測試光路。在成熟的極化條件下，對SiO2納米顆粒改性前后的兩種PMMA薄膜樣品進(jìn)行了電暈極化，并采用馬克條紋法測試了其二階非線性系數(shù)西3分別為5.02x10-9esu和12.66x10-9esu，發(fā)現(xiàn)納米改性后的薄膜樣品明顯具有較優(yōu)的二階非線性特性。 而且通過對照兩種樣品極化前后的透過率

4、光譜分析，進(jìn)一步驗證了改性的聚合物薄膜樣品具有優(yōu)良的二階非線性特性。在微觀機(jī)理上，論文也從SiO2納米顆粒在聚合物網(wǎng)絡(luò)中分布的微觀結(jié)構(gòu)，分析了薄膜樣品二階非線性特性發(fā)生變化的原因，并推斷出納米改性的PMMA薄膜具有比較優(yōu)良的弛豫特性。 論文中還以K-M模型和光散射理論為基礎(chǔ)，建立研究納米顆粒摻雜改性的PMMA聚合物材料的紫外散射模型，利用MATLAB編制了基于Mie算法的程序，并對體系納米粒子的粒徑與透過率等的定量關(guān)系進(jìn)行了理論