新型有机无机杂化聚合物光波导材料的固化和光学特性.pdf

仝冒第二屉塑料光纤、聚台物光子器件研究、生产和应用会议论文集 新型有机．无机杂化聚合物光波导材料的固化和光学特性 张洪波j李林科“，一，滕婕6，一，宋嫒4，王锦艳。，赵明山“，蹇锡高“1 (4大连理工太学化工学院高分子系，116012；6大连理工大学物理系，116023) r大连理工大学光子技术研究中心。116023) 摘要：本课题组合成了一种新型的有机一无机杂化光波导材料PMASQ，利用旋涂法在硅基底上制 备波导薄膜。该种材料可一次旋涂得到8Hm以上的薄膜，固化过程中不发生龟裂现象。以过氧化 苯甲酰(BPO)为固化引发剂，研究了这种材料的固化特性。并探讨了固化条件对折射率．双折射 别为0。29dB／cm，0．62dB／cm。另外固化膜具有优异的耐热性能，1％热失重温度为312℃。 关键词：有机无机杂化材料，聚合物．光波导，热固化，折射率，低双折射，耐热 0引言 在过去的二十年里，伴随着密集波分复技术(D师M)的出现，要求通过应用现存的光纤外围结 构来实现真正的无限制宽带容量。密集波分复技术(D删)的巨大成功已经激励电信设备商通过引 进开发更多密集波分复技术(跚DM)信道系统来进一步扩展网络容量。密集波分复技术(Dw删)已 经成为实现全光网络可行方式。以光纤为基础的符合未来要求的通讯网络的继续发展将最终依赖于 价廉的，可靠的和耐用的集成光学波导器件应用，应用这些波导器件可进行信号路由，转换及探测 [1]。对应用于高集成光组件和回路的候选材料中，人们对聚台物材料给予很高的期望。聚台物光予 材料对于集成光波导器件具有特殊的吸引力。 有机一无机杂化聚合物材料由于其独特的分子组成和结构，兼具无机材料的高透光率和有机材 料的可裁剪性和加工性。并且有机一无机杂化聚合物材料的主链是由沪—^卜-0键构成(M=Si，AI， Ti等)，侧链则是与M原子相连的各种有机基团，这类材料与硅等有怠好的相容性。由于^卜_o的键 能比C--C的键能要大，热稳定性明显优于以o—c为主链的高分子材料，分解温度一般大子250℃。 所以在光子技术领域有着非常广阔的应用前景。 本课题组研发了一种新型的有机一无机杂化聚合物材料，具有优良的成膜性能，极低的双折射， 折射率可调，并且耐热性能优异，期望应用于波导器件的制作。 1实验方法 将PMASQ溶于适当的溶剂，加入适量的引发剂BPO，在洁净Si片上利用旋涂法成膜。然后在 浩净的烘箱中经热固化得到坚韧平滑的波导薄膜，进行性能铡试。该材料具有优盈的成膜性能，可 u 一次旋涂得到8 m以上的薄膜。 2PMASQ的热固化 根据PMASQ分子结构的特点，利用C=C和C=O在红外谱图中特征吸收峰的面积比值 在1635．29cm‘1和1733，35 ’通讯联系人，电话：041 1E-mail：jian4616@dl，cn 全国第二届塑料光纤、橐台物光子器件研究、生产和应用会议论文集 含量和同化时间相同时，200(2下的固化程度要明显高于180(2。随BPO浓度的增大固化趋于完全。 当固化温度200C时，就可以达到不溶于有机溶剂程度；而当固化温度为180C时，均可被有机溶 剂溶解。所以，选择的固化温度大于200C为佳。 BPOwt％ Thevalues differentconditions Fig．1 ofA(c舭(c叫atcuring 图1A(c日，A(c-o)值随固化条件的变化 3固化条件对折射率和双折射的影响 双折射的影响。结果发现，在200℃的固化过程中，折射率随时间出现了先增后减的现象(如Fig．2 所示)，可能由于分子结构中两种不同基团的固化过程对n的影响作用相反，并且反应有先后次序所 致。但经过230C的再次热处理后，三个样品的折射率趋于一致，差别小于O．0002(在测量误差范 围内)，同时也说明固化趋于完全。 八匿 j／／I ＼＼ ／／ ＼j＼ l；-o，、J ．／／ 、 l§，T|‘ll