β相聚偏二氟乙烯PVDF薄膜的制备和热光效应研究

采用溶液旋覆法制备β相 PVDF 铁电聚合物薄膜,利用 X 射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪对薄膜晶形结构进行分析,并使用椭偏仪测定了溶液法制备的β相 PVDF 薄膜热光系数,同时对其热-光信号读出机制进行研究。结果表明,在60～120℃下结晶有利于β晶相的形成,而较高温度下主要形成γ晶相;薄膜的热光效应不仅与其热膨胀紧密相关,还受到温度变化趋势的影响,在20～100℃范围内,β相 PVDF 聚合物薄膜有较高的(负)热光系数约2.4～3.3×10^(-4)/K,升温条件下测得的热光系数更高;在探测波长633 nm 条件下,薄膜反射率变化可以线性地表征出薄膜温度的变化,基于薄膜热光效应的热-光信号读出机制是可行的。

向列相液晶热光效应的实验研究

通过研究向列相液晶BL 009的折射率随温度的变化,探讨了向列相液晶的热光效应。测出了温度在20～100℃,入射光波长为630nm时液晶的双折射率随温度变化关系曲线,讨论了液晶双折射率随温度的变化规律。

基于半导体和金属相变的热光效应光调制器

基于二氧化钒薄膜在约68℃半导体和金属间的可逆相变,通过控制温度来实现高透过率到高反射率的转换,实现对光的调制作用.通过表面微机械低热质单元来实现隔热,保证各单元在无串扰的情况下具有独立的开关功能.在工作过程中,单元的温度通过单元上的集成电阻或空间寻址热辐射源来控制.采用微机械工艺成功制备出32×32二氧化钒热光效应光调制器阵列,该热光效应调制器由于没有可移动的部件,其最大的优点就是高可靠性和低制造成本.

有机聚合物热光效应光电器件研究进展

综述了基于有机聚合物热光效应的各种光电器件的研究进展,重点介绍了聚合物热光开关和聚合物热光衰减器的发展状况、技术特点和发展趋势,并提出了一种新的利用有机聚合物热光效应研制非制冷热成像器件的热探测机制.

光学微球腔的热光效应用于温度传感器研究

为研究光学微球腔的热光效应,采用1550nm波段可调谐激光器和宽带光源两种泵浦源,分别测量了二氧化硅、碲酸盐玻璃微球及其掺杂了稀土离子的微球在激励光功率、环境温度变化时其谐振峰波长的变化量,得到了二氧化硅微球激励功率灵敏度为32.4pm/mW,温度灵敏度为13.4pm/℃;铥离子的掺杂使激励功率灵敏度达到48.7pm/mW,温度灵敏度达到15.2pm/℃.相应的碲酸盐微球激励功率灵敏度为71.1pm/mW,温度灵敏度为0.0191nm/℃,比光纤光栅温度传感器的灵敏度10pm/℃大了将近1倍,若掺杂了稀土离子,则高1.1倍.本文研究对微腔在温度传感器方面的应用具有参考意义.

热光效应的微流体光波导结构分析

提出了一种基于微流控芯片由热光效应引起的微流体光波导结构。光波导芯层及覆层材料均为微通道中同种不同温度的液体。在微通道的上下面分别设计金属铜电极,在电极两端施加电压,对通道内液体加热。通过液体热传导,使得接近沟道壁边缘层与沟道中间层之间产生由高到低的温度分布。根据液体热光效应,液体在不同温度下折射率不同,沿着通道壁边缘层到通道中间层之间折射率由低到高,实现折射率渐变型平面光波导。电极两端所施加的电压大小及加热时间长短控制微沟道内温度高低,温度的高低决定了液体折射率分布,从而调节光波导实现单/多模传输。这种可调谐光波导结构可望在微流控光学器件中得到应用。

胆甾型液晶的热光效应及其在温度测量中的应用

本文在分子结构的基础上讨论了胆甾型液晶的热光效应，并总结了胆甾型液晶在温度测量中的广泛应用及前景，展望了胆甾型液晶的未来．

基于热光效应的智能窗薄膜材料

基于半导体和金属间的相变特性,重点介绍了基于热光效应的二氧化钒薄膜材料,描述了当前国内外的研究进展。给出了能应用于智能窗的纳米二氧化钒薄膜材料,并与常规的二氧化钒薄膜材料进行了分析比较。对这种智能窗薄膜材料的原理与应用前景进行了评述。可以预计,随着对太阳能材料的不断研究与开发,基于热光效应的智能窗薄膜材料在太阳能利用方面将具有巨大潜力。

基于液体热光效应的FBG温度补偿方法

为了降低光纤布拉格光栅（FBG）中心波长对温度变化的敏感度，提出了一种FBG温度补偿新方法。用石英玻璃管对栅区包层被部分腐蚀的FBG进行罐状封装，内部填充具有一定折射率和负热光系数的液体以充当环境包层。利用液体包层热光效应影响FBG中心波长紫移的特性补偿光纤热膨胀和热光效应产生的红移特性，提高了FBG中心波长的温度稳定性，并且在25～55℃的局部温度范围内获得了0．0022nm／℃的温度系数，使FBG中心波长的温度稳定性提高了近5倍，验证了方法的可行性。理论与实验研究表明，通过减小FBG包层厚度或选择具有较大折射率和热光系数的封装液体，可进一步提高封装后的FBG的温度稳定性。这种温度补偿方法简单可行，避免了胶粘材料封装固化过程中的光栅啁啾，拓展了FBG在光纤传感和通信中的功能化应用。

全硅光波导开关中的热光效应光交换

硅材料在微电子学领域获得了巨大的成功。近年来,将这种成功拓展到光电子学领域已成为众多研究人员追求的目标。基于硅材料及其工艺技术的光电子器件的研究日益增多。在硅光波导开关及其阵列方面,已报道了许多利用自由载流子等离子体色散效应来实现光路交换的研究。这类器件利用pn结向波导局部注入载流子,通过降低这一区域的折射率来实现光路交换。由于需要高密度的注入,在pn结附近的电功耗很高,往往会引起器件局部温升。Nazarova的研究表明,与温升相关的热光效应会引起硅材料折射率的增加。因此,这种伴生的热光效应极可能抵消自由载流子等离子体色散效应,从而改变器件的正常工作特性。我们在非对称全内反射型2×2硅光开关中。

SOI电光开关中热光效应分析

分析了 SOI(silicon- on- insulator) 2× 2电光开关工作时热光效应对等离子色散效应的影响。采用二维半导体器件模拟器 PISCES- 对器件进行了模块。结果表明 ,热光效应对等离子色散效应的影响与调制区长度密切相关 ,当调制区长度较短时 ,热光效应的影响不容忽视 ;当调制区长度大于 5 0 0μm时 ,这种影响可以忽略不计。

高功率光纤激光热光效应及模式不稳定阈值特性研究

针对高功率强抽运条件下,热光效应及其引起的模式不稳定效应对高功率大模场光纤功率及亮度提升的限制,理论仿真了有源光纤吸收系数变化对光纤热沉积、热致折射率以及光纤数值孔径的影响,分析表明高吸收系数光纤带来更高热负荷密度,在热光效应调制下加剧光纤数值孔径的增大程度,从而降低光纤激光的模式不稳定阈值。在理论研究基础上设计并制备了两款不同抽运吸收系数光纤样品并展开了高功率模式不稳定实验研究。实验结果证明,吸收系数为1.71dB/m的光纤样品的模式不稳定阈值激光功率约为800W,吸收系数为1.20dB/m的光纤样品在输出激光功率达到1700W时仍未观测到任何模式的不稳定现象,实验结果验证了降低光纤的抽运吸收系数可提升热致模式不稳定阈值的理论分析。该研究结果为设计研制大模场有源光纤,并获得更高功率光纤激光输出提供了一种新颖有效的技术途径。

SOI波导反射模式的古斯-汉欣空间位移效应及其数字式热光开关

借助波导转角镜结构,利用古斯-汉欣空间位移和热光效应折射率调制的有效组合,提出了波导反射模式数字式热光开关结构。在给定入射角的条件下优化了空间古斯-汉欣位移,在具有古斯-汉欣效应的本征态下,反射光束出现了较大的跳跃。在1.0μm厚硅膜的绝缘体上硅平台上,单模输入波导和多模干涉波导结构之间的导模本征态匹配,验证了1×3数字式光开关功能。实验中,器件结构引起的光损耗为0.3 dB,开关功率为130~150 mW,开关时间约为50μs,相邻输出端之间隔离度为15 dB。与马赫-曾德尔干涉仪型的2×2热光开关和等离子体效应热光开关的最新结果进行比较证明了该数字式热光开关的先进性。

双折射晶体激光传输的热光效应与电调制机理

本文基于多物理场数值仿真平台COMSOL的RF射频模块,通过有限元法求解电磁场频域分析方程,求解了高斯激光在双折射晶体中的传输问题,重点分析了波长,温度和外加电场强度对o光e光离散角和e光波形的影响。研究结果表明温度升高使得离散角变小,接收屏上e光波形向左偏移,而Z方向外加电场强度正向增大则会使o光e光离散角增大,接收屏上e光波形向右偏移。上述研究结果验证了通过改变外加电场来调节温度影响的可行性,为设计一种消除温度效应的光信号调制装置提供了理论依据和基础。

热光效应对绝缘层上的硅微腔光梳产生和演化的影响分析

微腔光频梳具有功耗低、可集成、梳齿间隔可调的特点,在各个领域都有广泛的应用。绝缘层上的硅(SOI)材料加工工艺与现有的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容,使其成为最具前景的光子平台之一。本文设计了一种截面为脊形的硅基微环谐振腔,研究了各个几何参数对微环谐振腔色散的影响;数值求解了微环谐振腔热动态方程,并分析了不同参数对微环谐振腔热动态效应的影响。数值求解了LLE(Lugiato-Lefever Equation)模型,由于SOI微腔光频梳理论研究大多忽略了热光效应,因此本文分析了在模型中引入热光效应项后对光频梳产生和演化的影响。数值结果表明,在温度变化范围为0~0.16℃条件下,时域上光场最大功率值增加了22%,频域上光频梳展宽了221 nm。最后对两种热光效应条件下光频梳输出频谱进行分析,结果表明,光频梳在热光效应温度变化范围为0~0.32℃的情况下,相较于0~0.16℃的情况,带宽展宽了353 nm。

玻璃基板中热光效应折射率分布的研究和测定

几乎所有的光学材料都具有热致折射率变化的特性,当光束经过局域热源作用下折射率呈梯度分布的介质时会发生偏向,利用这种特性可做成各种热光器件.本文在玻璃基板表面上制备了条形Ti薄膜热源,通过测定出射光束的偏向角,利用解折方法,得出基极截面的折射率分布.根据能量守恒,得到该材料的折射率温度系数,与公布值比较,验证了本方法的正确性.本文对研究和分析热光材料和器件提供了一种有益的方法.

S弯曲聚合物热光型可变衰减器的特性

提出一种热光聚合物可变光衰减器 (VOA)的设计分析 ,利用S弯曲的波导提高衰减效率 ,BPM法模拟中验证其衰减动态范围可达 6 0dB ,实现 6 0dB的衰减计算功耗为 6 0mW ,附加弯曲损耗小于 0 .3dB 并且具有很好的极化独立性 ,串扰低 ,尺寸小 。

聚合物热光可变光衰减器

提出一种旁路结构聚合物热光可变光衰减器 (variable optical attenuator,VOA)的设计 ,采用旁路波导可提高衰减效率并降低串扰 .软件模拟验证 ,无间距旁路 VOA衰减可达 2 8d B,比未加旁路波导的相同结构 VOA增加10 d B,但同时插入损耗增加 0 .3d B,串扰低于 - 4 4 d B,理论功耗为 4 0 m W.采用倒脊形结构研制了原理性的热光聚合物 VOA,测得衰减大于 11d B,相应输入电流为 6 6 m A,具有明显的热光效应 .

有机聚合物热光器件热场的解析模型

根据傅里叶导热定律 ,采用分离变量的方法 ,导出有机聚合物热光器件热场分布的解析表达式 ,该解析计算结果同采用 FD- BPM法计算机模拟结果进行比较 ,平均相对误差不超过 4 % ,并运用光线法分析全内反射型热光开关的光束在热场中的传输规律 。

空间遥感器热光学分析的研究与应用

论述空间遥感器热光学分析与应用现状及其发展趋势；分析当前遥感器热光学分析的意义，认为这是提高长寿命遥感器可靠性的一种重要手段；针对某长寿命遥感相机，提出进行热光学分析研究的总体方案、具体实施途径、技术关键和解决方法。