新型偶氮聚氨酯脲材料的合成及全光開關(guān)的研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。光開關(guān)作為一類較為重要的光無(wú)源器件，在光網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)通路和時(shí)域信號(hào)處理中都有重要的作用。而全光開關(guān)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是他們避免了光-電和電-光的轉(zhuǎn)換。偶氮聚合物分子結(jié)構(gòu)中含有偶氮基團(tuán)(-N=N-)，它在光和熱激發(fā)下可使其可逆地在順式和反式兩種異構(gòu)體之間進(jìn)行轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生光致變色反應(yīng)，形成光致二相色性和雙折射，從而在熱光開關(guān)、全光開關(guān)等無(wú)源集成光學(xué)器件中有重要的潛在應(yīng)用。

2、　　 本文設(shè)計(jì)并合成了新型偶氮聚氨酯脲材料，將對(duì)硝基苯胺、蒸餾水、濃鹽酸和亞硝酸鈉在冰浴條件下進(jìn)行重氮偶合反應(yīng)，制得了紅色的新型偶氮聚氨酯脲聚合物(PUA)。利用UV-2450型紫外-可見分光光度計(jì)和NEXUS型傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)得了聚合物材料的紫外吸收譜和紅外吸收譜，并測(cè)定了PUA的部分物理性能，如溶解性、硬度、熔點(diǎn)等。
　　 采用衰減全反射(ATR)方法測(cè)定了新型偶氮聚氨酯脲材料在不同模式、不同波長(zhǎng)和不同溫度下的折射率

3、(n)，并由此計(jì)算出不同波長(zhǎng)下材料的熱光系數(shù)(dn/dt)，結(jié)果表明該材料具有較大的熱光系數(shù)，特別是在波長(zhǎng)為650nm時(shí)材料的熱光系數(shù)達(dá)-5.25×10-4℃-1。由Sellmeyer色散方程得到聚合物材料的色散曲線和Sellmeyer系數(shù)。改變?nèi)肷涔饽Ｊ剑瑴y(cè)得了TE模式與TM模式下該新型偶氮聚氨酯脲薄膜材料的折射率，結(jié)果表明當(dāng)入射光模式改變時(shí)，材料具有明顯的折射率變化，這是由于偶氮基團(tuán)的光致各向異性產(chǎn)生了光致雙折射。聚合物材料的這些光

4、學(xué)特性在熱光開關(guān)和全光開關(guān)的應(yīng)用上具有重要意義。
　　 提出了一種新型多模干涉(MMI)馬赫-曾德爾(MZ)型全光開關(guān)，基于多模干涉自成像原理和有機(jī)聚合物材料的光學(xué)克爾效應(yīng)，在馬赫-曾德爾干涉儀一臂中引入一分支波導(dǎo)，控制光束由該分支波導(dǎo)引入。當(dāng)分支波導(dǎo)中輸入一定強(qiáng)度的控制光時(shí)，干涉臂材料折射率改變引起經(jīng)兩干涉臂傳輸?shù)墓猱a(chǎn)生π相位差，實(shí)現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。利用偶氮聚合物作為芯層材料，通過(guò)光束傳輸分析法(BPM)對(duì)器件進(jìn)行了模擬和優(yōu)化