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首页> 中文会议>上海市科协第七届学术年会—上海市激光学会2009年学术年会 >新型DR1/SiO2、DCM/SiO2有机/无机复合材料电光调制器件研究

新型DR1/SiO2、DCM/SiO2有机/无机复合材料电光调制器件研究

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摘要

作为光通信领域的关键器件，电光调制器已经在信息产业和军事领域得到了广泛的应用。目前报道的商用电光调制器主要使用LiNbO3晶体、GaAs以及InP半导体等无机材料，但其电光系数较低、响应速度慢、制备工艺复杂、成本高，特别是介电常数高导致的微波与光波速度失配问题制约了调制速度的进一步提高。近年来开展的基于聚合物材料的电光调制器的实验室研制也取得了一定进展，将有机生色团分子通过掺杂或键连的方式混合入聚合物中，经过极化取向产生二阶光学非线性效应，具有电光系数高、响应速度快、介电常数低等优点。但同时这类材料也存在热稳定性差、插入损耗大、机械强度低等一系列问题，难以实现实用化目标。rn 近期，一种将生色团分子键连入无机基质网络中制备出的有机/无机复合电光材料引起了关注。这种材料兼具了无机材料的热稳定性高、机械强度高以及有机材料的电光系数高、响应速度快、介电常数低等优点，并且制备工艺简单、成本低廉，显示出良好的应用前景。rn 我们利用溶胶.凝胶法将DR1分子和DCM分子通过水解.缩聚反应分别键连到SiO2网格中，DR1、DCM与SiO2的摩尔比例都为1:4。通过浸渍提拉法在ITO玻璃上成膜，利用实时的电晕极化光学二次谐波产生(SHG)方法，观察薄膜的光学二阶非线性效应随温度的变化。对于在真空条件下预烘160℃、4h的样品，升温过程中在120℃时得到最大信号，继续升温至160℃时信号下降到最大值的1/4左右，在160℃保持30min，信号随时间基本不变，随后在降温过程中信号不断增大至120℃时的2倍左右，最后冷却至室温。我们也在样品表面蒸镀铝膜作为电极，利用简单反射法测得DR1/SiO2的电光系数γ33为8.2 pm/V。rn 在此基础上，我们设计并制备了倒脊型结构的条波导器件。在硅片上旋涂SiO2/ZrO2薄膜作为下包层，通过光刻工艺制作出长方形凹槽，将DR1/SiO2和DCM/SiO2填充入凹槽形成倒脊型波导，再旋涂SiO2/ZrO2薄膜作为上包层，表面蒸镀铝膜。通过平板极化方法对光波导进行极化，极化条件为：外加电场约100V/μm，以10℃/min的速度升温至160℃保持30 min后降至室温。在1550 nm波长下，测得DR1/SiO2和DCM/SiO2的波导器件电光系数γ33分别为2.2 pm/V和2.98 pm/V。对调制区域长2 cm的DCM/SiO2电光器件，测量了其半波电压。rn 综上所述，我们利用溶胶-凝胶法制备了有机/无机复合材料光波导，通过热辅助的平板电场极化诱导出光学二阶非线性效应，并进而制备了条波导电光调制器，测量了器件的电光调制效果。

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