一、聚合物光波导器件的最新进展（论文文献综述）
牛东海[1]（2021）在《基于聚合物材料的MZI型光波导热光器件研究》文中研究指明近年来,大数据、云计算、5G通信等新兴技术飞速发展,人类社会已然进入了新的信息时代。信息时代的到来,不仅为人类的生活带来的极大的便利,方便了人类交流,而且使得物品之间实现了互通互联,向着智能化方向发展。这些变化促使着现代社会对信息传输和处理的需求与日俱增,催生了光网络向着高集成度、低功耗、大带宽、低时延等方向发展,光波导器件作为光网络领域的重要元器件,具有重要的应用潜力并受到国内外的广泛关注和研究。对于光波导器件而言,其结构是多种多样的,并且不同的结构可以实现对光信号的个性化调制。通常来说,可以通过设计不同的结构进而实现不同的功能。在众多的光波导结构中,MZI（Mach-Zehnder Interferometer）是光波导器件设计中常用且简单的结构,因其可以实现较为简单的制作过程而被广泛应用于光开关、光传感器、滤波器、波分复用器、模分复用器等器件的设计。本文以MZI结构以及热光效应为基础,研制了工作在1550 nm和850 nm波长下的热光开关以及长度非对称、宽度非对称和材料非对称的温度传感器件。此外,本文以聚合物材料为基础,结合其热光系数大、成本低、生物兼容、易于制备等优势,来降低热光开关的功耗或者增加温度传感器的灵敏度。在设计过程中,我们将结构设计、理论分析、器件制备、功能测试等内容贯穿其中。现将本论文的主要工作总结如下:1.在理论分析阶段,我们先以光波导模式理论作为基础,通过有效折射率法推导了非对称三层平板波导、矩形波导以及脊形波导的模式特性。然后通过对公式的分析详细介绍了光波导器件所涉及的热光效应。最后以光开关为例,介绍了MZI结构及其工作原理。2.针对1550 nm的工作波长,我们在硅衬底上采用传统的半导体工艺制备得到了聚合物光波导型热光开关。通过采用具有较大热光系数的聚合物NOA 73作为波导芯层材料,具有较大热导率的无机材料二氧化硅作为波导下包层,实现了在降低开关功耗的同时较小的响应时间。此外,我们在MZI结构的平行传输臂两侧引入空气隔离槽结构并且通过对电极宽度的优化来进一步减小开关功耗。通过实验测得器件的功耗是1.7 m W,消光比是23.27 d B,上升时间和下降时间分别为177.5μs以及175.7μs。3.针对850 nm的工作波长,我们首先理论分析了波导芯层尺寸、上/下包层厚度以及电极宽度对所设计热光开关性能的影响,然后以优化得到的波导尺寸制备了不同电极宽度的热光开关。在器件的制备上,通过采用全聚合物材料作为波导的包层和芯层,仅仅通过湿法刻蚀即可完成对器件结构的制备,极大地简化了工艺流程。本器件的制备材料均为聚合物,有望在柔性显示、可穿戴设备等领域得到应用。经过测试,在850 nm的工作波长下,热光开关的功耗是4.5 m W,消光比是26.5 d B,上升时间和下降时间分别为400.0μs以及600.0μs。4.提出了一种基于MZI结构的长度非对称温度传感器。较大的长度差虽然有利于增加传感器的灵敏度,但是也会造成器件损耗以及尺寸的增大。我们先从理论上优化得到了最佳的长度差,然后通过实验制备得到了具有不同长度差和波导芯层材料的传感器件,以验证MZI两个干涉臂之间的长度差以及波导芯层材料对所设计传感器温度灵敏度的影响。最终通过优化设计,在25℃-75℃的测试温度范围内,我们所设计的温度传感器可以实现的最大灵敏度为-431 pm/℃。这种结构的温度传感器具有结构简单、易于制备、成本低等优势,且较大的温度探测范围使其能得到更广泛的应用。5.提出了一种基于MZI结构的宽度非对称温度传感器,并通过全矢量有限差分方法研究了MZI两个干涉臂之间的宽度差以及波导上包层材料对所设计传感器温度灵敏度的影响。最终通过优化设计,在25℃-27℃的温度范围内可以实现的最大灵敏度为30.8 nm/℃。这使得温度传感器的灵敏度相较于之前的设计提升了多个数量级,因而对周围温度变化极其敏感。这种结构的温度传感器具有灵敏度大、结构简单、成本低、柔韧性的特点,但也因为其较大的灵敏度使得能够监测的温度范围有限。这种传感器可以被应用于生物和化学传感领域。6.提出了一种基于MZI结构的材料非对称温度传感器,并论证了当在其MZI的两个干涉臂中填入具有不同热光系数且折射率相近的材料时,能够表现出对温度的敏感特性。在本次设计中,我们面向于微流控系统的应用,将测试温度设定为从37.0℃到37.6℃变化,以迎合生物培养过程中培养环境所需要的温度范围。在器件的制备过程中,我们首先刻蚀得到PMMA凹槽然后通过两次填入波导芯层材料的方法得到材料非对称的波导结构。通过选择折射率相近的两种聚合物材料EpoClad和NOA 73以实现光信号在传输过程中由于材料转换所引起的损耗。经过测试,器件的温度灵敏度为-1.685℃-1,对温度的上升时间为511.6μs,下降时间为551.9μs。这一测试结果使得所设计传感器能够应用于对生物培养环境温度的实时、高精度监测。
郑又彬[2]（2021）在《基于功能聚合物的氮化硅波导生化传感器研究》文中提出随着社会生产力的发展,工业生产的大量污染物排放造成了严重的空气污染,使人类生命健康受到威胁。而随着公众健康意识逐步增强,开发挥发性有机物（Volatile Organic Compounds,VOC）气体传感器,实现对空气中污染物气体的快速和灵敏检测,成为当前生化传感的研究热点。基于折射率传感原理的光波导器件是一种重要的片上VOC检测平台,它是利用互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）工艺把光学元件以薄膜形式集成在同一衬底上形成的集成子器件。这样的集成光学传感器不但具有抗强电磁干扰、结构紧凑、体积小、灵敏度高等优点,而且便于数据采集和传输,符合现代传感器微型化、智能化、网络化的发展趋势。本论文的创新研究工作包括如下:1.基于功能聚合物的全聚合物波导用于爆炸物气体检测。系统研究了一种含有偶极分子的电光聚碳酸酯（Electro-Optic Polycarbonate,EOPC）的紫外光漂白和气敏性质,在此基础上设计了非等宽的马赫-曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder interferometer,MZI）结构,通过一步光刻/显影的简易工艺,结合紫外曝光气敏包层EOPC的折射率调控技术,从而调控干涉仪两臂的消逝场强度和群折射率,使MZI传感器的折射率传感灵敏度从7022 nm/RIU提升至11624 nm/RIU。最后通过对硝基苯爆炸物气体的测试发现,曝光80 min的MZI结构爆炸物检测灵敏度显着提高,在2.3 ppm硝基苯气体氛围下波长漂移量高达6.8 nm。该研究工作既结合了聚合物波导成本低、制作工艺简单的优点,又利用了功能聚合物的光漂白致折射率变化和气敏特性,展示了创新思想与实用前景。2.基于功能聚合物的氮化硅（Si3N4）波导用于吡啶气体检测。基于CMOS制作工艺的Si3N4波导具有传输损耗小、器件尺寸小、稳定性强、便于大规模生产和低成本制作等优点。但面向生化传感的实际应用,需解决Si3N4波导片上功能化以及传感灵敏度的偏振相关性问题。为此,本文研究了通过简易的旋涂工艺在Si3N4波导表面旋涂功能聚合物实现对VOC气体吡啶的特异性检测;同时,针对功能聚合物和Si3N4的折射率设计了在TE和TM模式下折射率传感灵敏度均大于30000 nm/RIU的超高灵敏度MZI传感器。通过光刻、刻蚀和旋涂工艺完成功能化Si3N4波导传感器芯片的制作,并进行了器件的封装和VOC传感性能研究。测试结果说明,本研究的传感器具有高灵敏（15.5 pm/ppm）和大动态范围（0 ppm-450 ppm）的吡啶气体特异性传感。综上所述,本论文充分结合光波导技术和功能聚合物材料的优点,从器件设计、制作到封装与测试的系统研究为实用化的片上VOC气体检测提供了重要的思路和方案。
魏松[3]（2021）在《提高有机电致发光与聚合物光波导集成器件光耦合效率的研究》文中研究表明目前,基于聚合物光波导的集成光电子器件通常需要外部光源,如发光二极管或固体激光器,但这些光源体积较大或成本昂贵,限制了这些技术的产业化以及设备的小型化和便携性。由于有机电致发光器件（Organic light-emitting diode,OLED）具有柔性、成本低和易于与其他衬底集成等优点,使得其很适合作为片上集成光源。因此针对片上光学传感器和可穿戴柔性设备,直接将OLED器件集成到聚合物光波导上具有重要的应用背景。但直接将OLED器件制备在聚合物光波导表面的方式使得两者之间的光耦合效率受限于聚合物波导的芯层和包层之间较小的折射率差。光栅耦合结构利用光的衍射原理可有效地提高光耦合效率,因此本论文围绕利用光栅耦合结构来提高OLED器件与聚合物光波导之间的光耦合效率展开研究,主要研究内容如下:（1）首先利用SU-8波导材料具有可光刻、光传输损耗低和可见光透过率高的优点,我们选择了SU-8作为波导芯层材料。通过聚合物光波导和波导光栅耦合的基本理论,我们计算得到了波导芯层截止厚度公式和波导有效折射率与芯层厚度的关系,同时根据波导光栅耦合条件得到了光栅周期的初始值,为后续波导光栅耦合结构的设计提供了参考。（2）其次为了进一步优化光栅耦合结构,我们利用基于时域有限差分（Finite Difference Time Domain,FDTD）算法的FDTD Solutions仿真软件构建了基于光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件的仿真模型。确定了OLED与聚合物光波导集成器件的光耦合效率的计算方法,利用光耦合效率作为优化指标,对光栅耦合结构的光栅周期和占空比进行了优化。当光栅周期为310 nm、占空比为0.65和深度为15 nm时基于光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件可获得最高14.35%的光耦合效率,相比于无光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件的光耦合效率高了10.1%。（3）最后根据仿真结果,我们搭建了激光双光束干涉光路,利用激光双光束干涉光刻法制备了光栅耦合结构,然后使用原子力显微镜对光栅结构进行了形貌表征,得到了周期为330 nm、占空比约为0.5和深度为15至18 nm的光栅结构。我们参照实际制备的光栅结构参数,使用FDTD Solutions软件仿真了当光栅周期为330 nm、占空比为0.5和深度为15 nm时基于光栅耦合结构相比于无光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件的光耦合效率高了6.3%。为了实验研究基于光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件的光耦合效率的变化,我们搭建了积分球光功率测试系统,通过对有无光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件的透射光功率的测试,计算得到了基于光栅耦合结构相比于无光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件的光耦合效率高了5.5%左右,这与在相近光栅参数条件下仿真得到的6.3%有一定偏差,主要原因是实际制备的光栅耦合结构的光栅参数与仿真参数不完全一致。我们制备的基于光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件对于研究具有柔性和低成本的片上集成光学传感器具有一定的参考意义。
沈林坤[4]（2020）在《基于光波导结构的微驱动器设计研究》文中提出微驱动器作为微机电系统的重要执行机构及动力源,自诞生以来即成为微光机电系统的重要组成部分,是该领域的热点之一。其中,光热微驱动器具有原理和结构简单、选材广泛、输出力和形变量大、可以远距离非接触控制、可以微小化和集成化等优点,具有广泛应用前景。本论文基于现有光热微驱动器结合具有集成化潜力的光波导结构,设计了基于光波导结构的微驱动器,主要研究内容如下:首先研究了光波导及光热驱动器的基本原理,设计了Y形光波导结构,研究了该结构中的光传输特性;然后对驱动臂结构的热应变特性进行建模仿真,重点研究了不同波导结构中的温度场分布,并对热膨胀的作用机制和效果进行研究,设计六种不同的微驱动驱动臂结构（单层平板结构、双层平板结构、U型结构、H型结构、十字型结构、一字型结构）,研究材料、器件尺寸、热源功率等因素对微驱动器性能的影响,同时对驱动器的性能进行优化,以实现微型机构的高效驱动;在此基础上探索驱动器的制备方法,制备了具有一字型结构的光热微驱动器,并通过将激光导入驱动臂对驱动器的性能进行实验测试,验证了仿真结果,为聚合物电光调制器的进一步研究和应用提供了良好的研究基础。
李丹[5]（2020）在《新型光波导微环谐振器的研究》文中研究说明微环谐振器是一种重要的多功能集成光学器件,它不仅可用于光通信与光信息处理领域来实现滤波、开关、调制、延迟、以及光频梳产生等重要功能,而且微环谐振腔对波长敏感,也可应用于光传感领域实现结构紧凑、灵敏度高的光传感器。除了功能的多样性,微环谐振器还具有体积小、灵敏度高、易调谐、易于集成等优点。这些优异的性能使得微环谐振器的研究一直是集成光学器件领域的热点之一。各种微环的构型,包括多环级联、微环与马赫-曾德尔干涉仪的级联、微环与法布里-珀罗干涉仪级联等结构相继提出,同时围绕微环的各种应用研究也持续推进。就微环在传感领域的应用而言,通常希望微环波导与待传感分析物（通常为液体或气体）间有较大的相互作用长度,从而增大传感器的灵敏度,然而这将导致微环周长变长,进而使得自由光谱区（free spectral range,FSR）显着减小,最终导致传感范围减小,因此有必要研究如何在增大微环周长的同时确保微环能实现较大的自由光谱区。除此之外为了使器件小型化,还需要研究如何降低器件的尺寸。本论文即是针对这一应用背景,提出了一种双环谐振的新型光波导微环谐振器,论文的主要内容如下:针对所提出的基于双环谐振的新型光波导微环谐振器,采用信号流程图法建立了它的传输函数数学模型,并在此基础上分析该微环谐振器传输特性。通过与具有相同结构参数的传统单微环谐振器相比,从理论上证实所提出的双环谐振型微环谐振器可增大FSR,为进一步研究双环谐振型微环谐振器的应用奠定基础。接下来从理论上分析了该器件的热光调谐特性和温度传感性能,并进一步地分析讨论了提高传感性能的思路。利用聚合物光波导材料,对所提出的基于双环谐振的新型光波导微环谐振器进行了设计、制作及测试,从实验上进一步验证理论预期的结果。实验研究了所提出的双环谐振型光波导微环谐振器的热光调谐特性及温度传感功能,证实了该器件在实现大测量范围、高灵敏度传感方面的潜力。实验得到的双环温度传感器的灵敏度为147 pm/℃,测量范围为31.5℃。热光调谐的灵敏度为57 pm/mW。
罗梦希[6]（2020）在《BaTiO3晶体薄膜波导电光特性研究》文中指出光调制器是光通信系统中产生高速数字脉冲光信号的器件,相当于光信息系统的心脏。光调制器的工作原理是用高速微波电信号对光信号通道的物理特性进行调制,从而使连续激光束变成与其同步交变的光脉冲信号。目前光调制器有两种:一种是电光调制器,另一种是电吸收调制器,分别利用外部驱动电信号改变光信号通道的光折射率和光吸收特性。铌酸锂晶体波导电光调制器已经在光通信中得到了广泛应用,达到了40GHz调制带宽,但其电光特性限制其带宽值的继续提高,所以需要新材料制备的电光调制器。铁电晶体-钛酸钡具有超高的电光系数、稳定性好和兼容性好的优越性,成为现阶段人们研究的热点材料之一。钛酸钡晶体薄膜波导和驱动电压实现对激光信号的调制输出,其中晶体薄膜的电光系数r51发挥着至关重要的作用,可达到600-800 pm/V。而在之前的研究中由于使用了不恰当的电光调制理论,导致所得到的钛酸钡电光系数值不准确,从而对调制器件的研究有很大的影响。本论文通过对钛酸钡晶体薄膜波导电光调制特性的研究,建立电光系数r51和双折射beo与调制电场间的有效关系,可精确测定钛酸钡晶体薄膜的晶向及其电光系数r51和双折射beo,从而掌握钛酸钡晶体薄膜波导的电光系数r51和特殊调制机制之间的关系,为实现超高电光调制效率提供理论和实践依据,为研究电光调制器件奠定基础。主要研究工作及结果如下:一、对a轴和c轴两种不同生长方向的钛酸钡晶体薄膜波导,建立其中的关键参数-电光系数r51和双折射beo的同步测试与分析模型。加入对双折射的研究是因为在钛酸钡晶体薄膜波导的电光调制理论中,双折射起到很关键的作用,因为钛酸钡晶体是各向异性晶体,本身存在双折射效应,而且双折射同样受到不同生长方向和实验条件的影响。然而,在以往的研究中并未对这一特性给予重视,导致其实验结果都是不准确的,这对研究钛酸钡晶体薄膜波导的电光特性影响很大,也为后期研究低电压高带宽的电光调制器留下隐患。二、提出并研究了可实现二维光场-电场作用的全钛酸钡晶体薄膜波导和嵌入式波导电极结构模型,对器件中的各参数进行了理论分析和讨论,进而优化得到了折射率调制效率最高,光传输损耗最低的器件结构模型。三、利用建立的理论模型,作为钛酸钡晶体薄膜波导性能的模拟与比较,分别对Si3N4/BTO脊型波导和全BTO脊型波导光损耗性能,通过不同结构条件进行理论模拟和实际测量的对比分析,发现了全BTO脊型波导结构的弯曲损耗远低于Si3N4/BTO脊型波导,所以有利于实现包括弯曲波导的器件结构,比如麦克-泽德尔型（MZ）强度电光调制器;在通过对两种波导电极结构:共面波导电极结构和嵌入式波导电极结构进行系统分析,通过对结构的优化得到调制效率最高的嵌入式波导电极结构器件模型。比如,在电光系数r51=400 pm/V,双折射值为beo=-0.009时,对于c轴生长方向的钛酸钡薄膜非线性电光调制时可得到代表电光调制效率的品质因子:Vπ2L≈7.385V2?c m,当半波电压取Vπ=5.0V时,相当于VπL=1.477V?c m;而同样条件下,对于a轴生长方向的钛酸钡晶体薄膜波导准线性电光调制时,当角度为45°,可得到代表电光调制效率的品质因子:VπL=0.311V?c m。四、根据前面理论研究与性能模拟结果,设计加工了全钛酸钡晶体薄膜脊型直波导电光调制器件,波导脊的宽度和高度分别为4.0μm和0.1μm;电极间距和嵌入深度分别为8.0μm和0.1μm,获得的二维光场-电场作用效率为0.78,波导光传播损耗为0.5dB/cm;利用线偏振态和椭圆偏振态电光调制方法对设计加工的器件样品进行特征光相位与调制电压的实验测量,利用电光系数测量理论模型建立起多个电光系数与双折射值的对应关系,进而利用它们的重叠性获得了两个参数的精确测量值。对应于测试精度较高的线偏振态电光调制获得的平均值与精度为r51=425±5 pm/V,双折射测量平均值为beo=-（0.0221±0.0006）。因此,得到一种有效的测量钛酸钡晶体薄膜电光系数的方法。五、对c轴生长方向的钛酸钡晶体薄膜电光系数r51和双折射beo的同步测量理论和方法的精度进行分析,进而将模拟数据和测试数据相结合获得误差范围。最后,根据实验中所用器件的精度获得了r51和beo的可靠性测量精度均在±5.0%以内,与前面实验获得的结果相一致。
张皓然[7]（2019）在《链取向技术对聚合物材料及器件发光性能的改进》文中提出液晶共轭聚合物（LCCP）由于同时具有液晶和共轭聚合物的双重特性受到了人们的持续关注。取向后的液晶共轭聚合物具有独特的长程有序性,因此在光电领域有着广阔的发展前景。然而,目前对液晶共轭聚合物的研究尚未成熟,寻求具有优良性能的LCCP材料、如何简单高效地提高LCCP的取向度以及改善电致发光器件结构以达到高亮度、高效率的全色显示是目前研究的重点。本论文通过简单的取向工艺对聚合物材料及器件发光性能进行了探究与改进,具体研究内容包括以下方面:（1）使用一种偏振敏感介质磺酸偶氮染料SD1作为取向衬底,通过简单的偏振紫外光照射方法实现液晶共轭聚合物F8BT和二元共混红光聚合物F8BT/Red F的分子链排列（链取向）,并对比测试了两种聚合物取向后吸收光谱和发射光谱以及ASE的各向异性。详细研究了聚合物薄膜厚度与链取向效果的关系,进而通过局部链取向制备了具有高空间分辨率的平面光波导,利用叠层取向技术制备了双层平面光波导,并对其性质进行了研究。最后,通过改变波导图形的链取向方向,实现了对光信号的传播方向的控制。（2）使用PEDOT:PSS为取向衬底,探索了PFO,F8BT,PFO/F8BT和F8BT/Red F取向后的性能,详细研究了各种材料膜厚与取向效果的关系。以取向后的PEDOT:PSS为空穴传输层制备了三原色红绿蓝（RGB）偏振发光二极管,与传统的加置偏振器的发光二极管不同,使用此方法制备出的发光二极管不仅表现出明显的二向色性和有效的偏振发射,还可以避免加置偏振器而导致的超过50%的光学损失。通过对PFO/F8BT二元混合物链取向,利用给受体有效的能量转移,实现了比F8BT单体更高的偏振发射效率。（3）探究了β相PFO的取向条件和取向后的性能变化,证明了掺杂石蜡油会导致PFO无法被取向,并且β相效果在退火温度超过130℃的时候逐渐消失。同时探索了以醇溶性材料PFN-Br为取向层,实现了更好的二向色性。使用这种材料作为电子传输层制备了反型蓝色发光二极管,虽然器件性能不如PEDOT:PSS衬底制备的器件,但是具有比PEDOT:PSS衬底更好的偏振性,而且同样可以避免超过50%的光学损失。
詹鸿[8]（2019）在《基于配体传能机制的有机光波导放大器的基础研究》文中指出平面光波导放大器是密集波分复用（DWDM）传输系统的重要组成部分,可对光传输过程中的各类损耗进行补偿和放大,它是集成光子器件中的一个重要元件。随着对平面光子器件性能要求的不断提高,具有尺寸小、易于集成、增益性能稳定的掺钕光波导放大器（Neodymium Doped Waveguide Amplifier:NDWA）与掺销光波导放大器（Erbium Doped Waveguide Amplifier:EDWA）成为人们研究的重点对象。基于钕离子在800nm波长处、铒离子在980nm波长处的本征吸收,传统的NDWA和EDWA分别采用808nm波长和980nm波长的半导体激光器作为泵浦源直接激发稀土离子产生荧光发射。这类泵浦源体积大、成本高、无法实现集成,且直接激发稀土离子所需泵浦功率较大,导致器件端面发热,影响性能稳定性。基于此,本论文提出对具有配体传能机制的有机NDWA和EDWA开展基础研究,这类波导放大器可采用价格低廉、易于集成的蓝紫光LED激发,具有广阔的市场前景,论文开展的主要内容如下:1、制备了两种掺杂钕配合物Nd（DBT）和Nd（DPE）的甲基丙烯酸甲酯（PMMA）有机薄膜,对这两种薄膜的紫外可见近红外吸收光谱、405nm氘灯和LED激发下的荧光光谱进行了表征;采用Judd-Oflet理论对吸收、发射光谱进行了分析,计算得到,在Nd（DBT）-PMMA和Nd（DPE）-PMMA薄膜中,Nd3+离子能级寿命分别为398.36us和679.82us,实测能级寿命分别为3.4us和3.8us,量子效率为0.85%和0.56%。2、根据实验光谱数据,建立了基于配体与Nd3+离子传能机制的有机NDWA的理论模型,通过Matlab编程,对掺杂Nd（DBT）的PMMA光波导放大器的增益性能进行了数值模拟,讨论了不同参数与器件增益间的关系,结果表明:在405nm LED泵浦下,泵浦功率为50mW,在2cm的器件上得到最大理论增益为3dB;对比了传统的808nm直接泵浦与405nm间接泵浦的增益情况,当器件产生增益时,采用808nm泵浦器件需要27mW的泵浦功率,而采用405nm泵浦只需11mW。3、合成了铒三元配合物Er（TTA）3（TPPO）2材料,将其掺杂在PMMA中制成薄膜;测试了Er（TTA）3（TPPO）2粉末和Er（TTA）3（TPPO）2-PMMA薄膜的紫外可见近红外吸收光谱、350nm和405nm氘灯激发下的荧光光谱;采用Judd-Oflet理论对光谱数据进行了分析,计算得到,在Er（TTA）3（TPPO）2-PMMA薄膜中,Er3+离子荧光寿命为12.24ms。4、建立了基于配体与Er3+离子传能机制的有机EDWA的理论模型,通过Matlab编程,对掺杂Er（TTA）3（TPPO）2的PMMA光波导放大器的增益性能进行了模拟分析,讨论了不同参数与器件增益间的关系,结果表明:在405nm LED泵浦下,泵浦功率为25mW,在2cm的器件上得到最大理论增益为9.2dB;对比了传统的980nm直接泵浦与405nm间接泵浦的增益情况,当器件产生增益时,采用980nm泵浦器件需要21mW的泵浦功率,而采用405nm泵浦只需4mW。5、研究了钕配合物、铒配合物材料的器件化条件,分别设计并制备了适合材料的嵌入型与脊型光波导,搭建了器件测试系统,获得了信号光在波导输出端的近场光斑。
孙宝光[9]（2019）在《平板光波导的矩阵方法及硅波导耦合的模拟研究》文中提出集成光学是集光电子学、光波导理论、激光技术和微电子学等于一体的交叉学科,主要研究和开发光通信、光学信息处理、光子计算机和光传感等所需的多功能、稳定、可靠的光集成体系和混合光电集成体系。在集成光路中,把各个分立元件连结起来的关键元件就是光波导,其中平板光波导是集成光学中非常重要的一种波导模型,它的导模和辐射模的场分布相对简单,另外它还是各种复杂光波导的基本单元。因此,本文提出了使用矩阵理论来研究平板光波导的传播模式的方法。光源小型化对于集成光路是非常重要的,芯片上的单片光源对光互连来说是绝对必要的。因此,本文提出了一种将边发射激光器与硅波导耦合的设计方法。光纤与硅波导的耦合是集成光子学中实现芯片与芯片互联时的基本问题。因此,本文提出了一种使用等离子体波导实现光纤与硅波导耦合的设计方法。这三部分的主要工作如下:（1）平板光波导又称二维平面光波导,可以看成多层的堆栈,当平面波入射在层状介质中,在每一层边界上发生反射和透射,此时,可以使用矩阵方法来表示各层介质边界上的前向和后向波的复振幅,并写出传输矩阵。在导波模式下,二维波导在边界上可以认为没有输入只有输出,此时传输矩阵的复元素D=0,我们可以得到此导波模式下的有效折射率。再进一步由菲涅耳方程确定出光在介质表面上发生反射和折射时的连续性边界条件,最终可以得到光波的电场和磁场分布。最后我们将矩阵方法进一步推广应用于所有类型的二维平面光波导,包括多层阶跃折射率介质波导、梯度折射率波导、槽波导和等离子体波导,分别对其TE模和TM模式光传播模式进行研究,并在应用过程中证明了矩阵方法与光波导的电磁理论是一致的。研究表明,矩阵方法对于分析二维平面光波导的导波模式具有通用性,适用于所有类型的二维平面光波导。另外,矩阵方法比较简单,在导波模式下,比较容易写出二维平面光波导的传输矩阵,得到其有效折射率。矩阵方法通过对矩阵中各元素进行分析,可以对光在平板光波导传播特性进行更深入的研究。矩阵方法的进一步发展,可用于分析其他波动的问题,如电磁波,声波和弹性波。（2）本文提出的边发射激光器与倒锥硅波导对接耦合的耦合器设计方式,充分考虑耦合器制作、组装中不可避免的存在的间隙、横向和纵向偏移等情况对耦合效率的影响,并对耦合器设计进行优化以得到最佳耦合效率。本文选择的边发射激光器有两例:第一个是InGaAsP/InP边发射激光二极管,第二例是Ge/Si氧化物边发射激光二极管。我们研究发现边发射激光二极管与介质硅波导的耦合损耗主要来自:反射、底部泄漏和侧面泄漏。反射和底部泄漏随间隙偏移、横向偏移和纵向偏移而发生显着变化,两侧面的泄漏随间隙偏移、横向偏移和纵向偏移并不敏感。其中,空气间隙对耦合效率的影响最明显,可以通过间隙填充方法解决这一问题。此种对接耦合设计对光的偏振不敏感:TE和TM模式都能得到很高的耦合效率,InGaAsP/InP边发射激光二极管耦合TE模最高耦合效率为91.9%,TM模最高耦合效率为90.4%,Ge/Si氧化物边发射激光二极管TE模最高耦合效率为86.5%,TM模最高耦合效率为86.1%。此种耦合器设计,对解决由于激光器与硅波导之间折射率、尺寸差别较大而带来的耦合问题是非常有效的。本文还使用了支持向量机对耦合效率进行了回归分析,首先通过留一法、遗传算法、粒子群算法等三种寻优方法对支持向量回归模型进行参数寻优,分别得到稳定、最佳的回归模型。然后,使用支持向量机模型对耦合效率进行预测,对影响耦合效率的空气间隙、横向偏移和纵向偏移三个输入变量进行了最大耦合效率寻优、因素灵敏度和因素交互影响的分析。这对耦合器模型的设计和优化有很好的指导作用。（3）在光纤与硅波导的耦合研究问题上,本文根据等离子体波导的特性,提出了一种将锥形等离子体波导与倒锥硅波导对接的新型耦合方式。研究发现,等离子体波导对光的传播有很好的约束,随着锥形等离子体波导尺寸的变化,光的模数发生变化,从与光纤匹配的输入端的模数由1,直接增加到3,然后模数又减少到2和1,并在输出端与硅波导进行了很好的耦合。此种耦合器设计,将用来解决光纤与硅波导之间巨大的尺寸差异、折射率不匹配的问题。我们又进一步研究了耦合效率与间隙、横向偏移和纵向偏移的关系,模拟结果表明此耦合器设计具有良好的对准容差和灵活性,适合于制造,易于组装和实现。我们得到耦合器的最大耦合效率为86.8%,耦合器的有效长度大约为25μm,具有较好光谱特性。同样,我们也使用了支持向量机建模研究了空气间隙、横向偏移和纵向偏移三个输入因素对耦合效率的影响。模型数据表明,当空气间隙、横向偏移和纵向偏移的最优位置时,耦合器的最大耦合效率可以达到89%;并在此最优位置进行了其因素灵敏度的分析和因素交互影响的分析。该优化模型与耦合器的模拟数据可以相互印证,可用于指导相关实验,大大减小实验的盲目性,从而可以节约大量的人力、物力、财力和时间。
董纳[10]（2018）在《光遗传神经修复系统多物理场耦合分析模型及其应用》文中提出光遗传神经修复技术以光遗传学、神经修复学和光电神经接口三类学科领域为主体,以光遗传神经刺激为核心,以部分或完全修复受损神经功能为目标,为人类神经功能失调和神经退行性疾病的治疗与恢复提供了新的科学手段。由于以上三类学科专业背景差异较大,目前对光遗传神经修复技术的研究,缺乏完整的理论模型与仿真工具。本文通过国际科技合作,研究光遗传神经修复系统多物理场耦合分析模型（OGNPS-MPCM）及其数值分析程序,实验确定模型中的核心参数,为光遗传神经修复系统（OGNPS）的优化设计提供工具。论文首先基于能量守恒定律,分析与讨论了光遗传神经修复过程中各物理场能量转化过程,提出并建立了包括光路和光植入、光遗传神经生理学和OGNPS热效应等子模型的OGNPS-MPCM,完整描述了OGNPS从电驱动到光刺激和光致神经放电、最终转化为热能的能量综合转化全过程。继而深入研究了OGNPS-MPCM数值分析算法,定义了三类数值分析模块、10个求解器及其输入/出参数,编制了计算程序。随后,论文对OGNPS-MPCM数值分析模块分别进行了实验验证、参数获取与分析。设计并开展了大鼠脑组织切片光穿透和侧向反射光实验,研究了不同光出射端在大鼠脑神经组织中形成局部光刺激及其作用区域形状,测试结果验证了光路和光植入模型,提供了光路优化参数。设计并开展了LED光探头热效应实验,测试结果验证了热效应模型,给出了热分析参数。设计并开展了光遗传神经元ChR2光电流特性实验,测试结果验证了光遗传神经生理学模型,获得了有益的参数。以上工作为OGNPS研制提供了优化设计工具。然后,提出了调节光波导出射端端面光斑实现局部光刺激位置可调的方法,基于OGNPS-MPCM程序仿真分析了该方法的可行性,证明神经元对可调光刺激响应不同,可改变光刺激截面图形分辨率。提出并研制了基于SoS-PLC型光波导的无源可调光遗传神经刺激探头,优化设计并制备出截面尺寸为17.8μm×7.8μm的探头芯片,搭建了探头芯片测试系统,测试获得该探头可选择激励TE00、TE10、TE20和TE11模,产生了位置可调、最小直径不大于5-μm、传输100μm的清晰模场光斑,与仿真结果一致。最后,提出了由GaN-μLED光电集成多探头阵列和远端、植入控制器构成的有源植入式OGNPS方案与具体结构;研制和测试了GaN-μLED,讨论了该器件光谱、发光方向、光电特性、发光效率等性能。提出了体内热限制条件下的有源植入式OGNPS和探头设计思想,基于OGNPS-MPCM程序,仿真分析了8点刺激型GaN-μLED光电集成探头,以最佳性能指标和体内热限制为目标,获得了优化设计方案。
二、聚合物光波导器件的最新进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、聚合物光波导器件的最新进展（论文提纲范文）
（1）基于聚合物材料的MZI型光波导热光器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 集成光学的研究进展 |
| 1.2.1 集成光学研究现状 |
| 1.2.2 集成光学常用材料及相关特性 |
| 1.3 光开关的分类及研究进展 |
| 1.3.1 光开关的分类 |
| 1.3.2 聚合物热光开关的研究进展 |
| 1.4 光波导温度传感器的分类及研究进展 |
| 1.5 本论文主要工作及创新点 |
| 第二章 聚合物平面光波导器件的理论基础 |
| 2.1 平面光波导理论 |
| 2.1.1 三层平板波导理论 |
| 2.1.2 矩形波导 |
| 2.1.3 脊型波导 |
| 2.2 热光效应 |
| 2.3 MZI型光开关工作原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于聚合物平面光波导的低功耗热光开关 |
| 3.1 面向长距离光通信领域的低功耗热光开关 |
| 3.1.1 面向长距离光通信领域的低功耗热光开关的设计 |
| 3.1.2 面向长距离光通信领域的低功耗热光开关的制备 |
| 3.1.3 面向长距离光通信领域的低功耗热光开关的测试 |
| 3.2 面向短距离光通信领域的低功耗热光开关 |
| 3.2.1 面向短距离光通信领域的低功耗热光开关的设计 |
| 3.2.2 面向短距离光通信领域的低功耗热光开关的制备 |
| 3.2.3 面向短距离光通信领域的低功耗热光开关的测试 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于非对称MZI结构的光波导温度传感器 |
| 4.1 干涉臂长度非对称温度传感器 |
| 4.1.1 干涉臂长度非对称温度传感器的设计 |
| 4.1.2 干涉臂长度非对称温度传感器的制备 |
| 4.1.3 干涉臂长度非对称温度传感器的测试 |
| 4.2 干涉臂宽度非对称温度传感器 |
| 4.2.1 干涉臂宽度非对称温度传感器的设计 |
| 4.2.2 干涉臂宽度非对称温度传感器的制备 |
| 4.2.3 干涉臂宽度非对称温度传感器的测试 |
| 4.3 干涉臂材料非对称温度传感器 |
| 4.3.1 干涉臂材料非对称温度传感器的设计 |
| 4.3.2 干涉臂材料非对称温度传感器的制备 |
| 4.3.3 干涉臂材料非对称温度传感器的测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结及展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（2）基于功能聚合物的氮化硅波导生化传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 基于氮化硅波导传感器研究现状 |
| 1.3 本文的研究目标和主要内容 |
| 第二章 马赫—曾德尔干涉仪理论基础 |
| 2.1 光波导理论 |
| 2.1.1 平板波导模式理论 |
| 2.1.2 矩形波导模式理论 |
| 2.2 马赫-曾德尔干涉仪原理 |
| 2.3 消逝场传感理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于电光聚合物材料的聚合物波导MZI气体传感器 |
| 3.1 EOPC的表征 |
| 3.2 聚合物波导MZI传感器的设计 |
| 3.3 器件的制作与表征 |
| 3.3.1 器件的制作流程 |
| 3.3.2 器件的表征 |
| 3.4 硝基爆炸物气体检测 |
| 3.4.1 传感测试装置 |
| 3.4.2 硝基苯检测 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于电光聚合物材料的氮化硅波导MZI气体传感器 |
| 4.1 氮化硅波导MZI传感器的设计 |
| 4.2 器件的制作与表征 |
| 4.2.1 器件的制作流程 |
| 4.2.2 器件的表征 |
| 4.3 波导VOC气体检测 |
| 4.3.1 传感测试装置 |
| 4.3.2 VOC气体检测 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文的主要创新点 |
| 5.2 后续研究工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（3）提高有机电致发光与聚合物光波导集成器件光耦合效率的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 OLED器件的应用 |
| 1.3 OLED与聚合物光波导集成器件的研究进展 |
| 1.4 选题的意义和本论文的主要研究内容 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 OLED器件的工作原理 |
| 2.2 聚合物光波导基本理论 |
| 2.3 波导光栅耦合原理 |
| 2.3.1 波导光栅耦合结构 |
| 2.3.2 光栅耦合条件 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 OLED与聚合物光波导集成器件的数值仿真 |
| 3.1 OLED与聚合物光波导集成器件的仿真方法 |
| 3.1.1 时域有限差分法 |
| 3.1.2 光束传输法 |
| 3.2 基于光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件的仿真研究 |
| 3.2.1 器件结构的模型化和涉及的参数 |
| 3.2.2 FDTD Solutions仿真软件的操作流程 |
| 3.2.3 OLED与聚合物光波导集成器件的光耦合效率的计算 |
| 3.2.4 影响光耦合效率的因素 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件 |
| 4.1 聚合物波导光栅耦合结构的制备 |
| 4.1.1 光栅的制备方法 |
| 4.1.2 激光双光束干涉光刻法制备光栅耦合结构 |
| 4.2 OLED器件的集成 |
| 4.3 基于光栅耦合结构的OLED与聚合物光波导集成器件的光耦合效率的研究 |
| 4.3.1 光耦合效率的测试方法 |
| 4.3.2 测试结果分析与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）基于光波导结构的微驱动器设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 MEMS驱动器 |
| 1.1.1 MEMS微驱动器概述 |
| 1.1.2 MEMS微驱动器的驱动方式 |
| 1.1.3 光热微驱动器 |
| 1.2 光波导简介 |
| 1.3 本论文的创新点以及章节安排 |
| 第二章 光波导理论及光束传输法 |
| 2.1 光波导概述 |
| 2.1.1 平板光波导的结构 |
| 2.1.2 光在介质中传播的波动方程 |
| 2.2 光波导的数值分析方法 |
| 2.3 Y分支结构仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光热驱动器结构设计及仿真研究 |
| 3.1 光热膨胀机制 |
| 3.2 光热驱动器结构设计 |
| 3.2.1 单层平板结构 |
| 3.2.2 双层平板结构 |
| 3.2.3 U型结构 |
| 3.2.4 H型结构 |
| 3.2.5 十字型结构 |
| 3.2.6 一字型结构 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 光热微驱动器的制备及分析 |
| 4.1 光热微驱动器的制备 |
| 4.2 热微驱动器支撑结构的制备 |
| 4.3 光热微驱动器的驱动臂制备 |
| 4.3.1 PDMS前体主液和交联剂的组分 |
| 4.3.2 PDMS薄膜的机械性能 |
| 4.3.3 PDMS薄膜的制备 |
| 4.4 光热微驱动器的位移输出测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文专利 |
| 致谢 |
（5）新型光波导微环谐振器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 微环谐振腔的结构研究 |
| 1.2.2 微环谐振器在传感上的应用研究 |
| 1.3 本文研究目标和主要内容 |
| 第二章 微环谐振器的理论基础 |
| 2.1 矩形光波导 |
| 2.2.1 矩形波导的结构 |
| 2.2.2 有效折射率法分析矩形波导 |
| 2.2 信号流程图理论 |
| 2.2.1 信号流程图的组成 |
| 2.2.2 梅森增益公式 |
| 2.2.3 信号流程图的性质 |
| 2.3 信号流程图法分析全通型微环谐振器 |
| 2.3.1 传递函数的推导 |
| 2.3.2 输出特性与相关参数 |
| 2.4 新型光波导微环谐振器的分析方法 |
| 2.4.1 新型光波导微环谐振器模型的建立 |
| 2.4.2 新型光波导微环谐振器的传输特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 新型微环谐振器的设计 |
| 3.1 矩形波导的设计 |
| 3.1.1 有效折射率法近似求解 |
| 3.1.2 用COMSOL建模确定波导截面参数 |
| 3.2 耦合区域的设计 |
| 3.3 弯曲损耗的计算 |
| 3.4 双环谐振型光波导微环谐振器的设计 |
| 3.4.1 传感原理及仿真分析 |
| 3.4.2 优化传感器结构 |
| 3.5 热光可调谐双环谐振器的设计 |
| 3.6 本章小节 |
| 第四章 器件的制作 |
| 4.1 工艺制作流程 |
| 4.2 掩膜版设计 |
| 4.3 器件的制作 |
| 4.3.1 双环谐振器的制作 |
| 4.3.2 电极的制作 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 器件的测试与分析 |
| 5.1 测试平台简介 |
| 5.2 器件的温度传感性能测试与分析 |
| 5.3 器件的热光调谐性能测试与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士研究生期间取得的研究成果 |
（6）BaTiO3晶体薄膜波导电光特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 电光材料 |
| 1.3 钛酸钡晶体薄膜作为电光材料的发展过程 |
| 1.3.1 钛酸钡电光特性的初步研究工作 |
| 1.3.2 钛酸钡材料的研究进展 |
| 1.4 论文研究的目的与意义 |
| 1.4.1 论文研究目的 |
| 1.4.2 论文的意义 |
| 1.5 论文章节安排 |
| 第2章 钛酸钡晶体薄膜电光特性与波导结构基本理论 |
| 2.1 钛酸钡晶体理论基础 |
| 2.1.1 晶体结构和晶体相变 |
| 2.1.2 钛酸钡晶体的光学特性 |
| 2.1.3 电光系数 |
| 2.1.4 半波电压 |
| 2.1.5 钛酸钡晶体的极化 |
| 2.2 波导的基础理论 |
| 2.2.1 波导的横向亥姆霍兹方程 |
| 2.2.2 波导结构 |
| 2.2.3 脊型波导的单模条件 |
| 2.2.4 波导结构与光损耗之间的关系 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 钛酸钡晶体薄膜电光特性测试理论模型的建立 |
| 3.1 a轴生长方向的钛酸钡晶体薄膜波导电光调制模型 |
| 3.2 c轴钛酸钡晶体薄膜波导电光调制模型 |
| 3.3 两种电光调制模型的对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 钛酸钡晶体薄膜波导设计与优化 |
| 4.1 波导结构 |
| 4.2 波导材料的选择 |
| 4.2.1 Si_3N_4/BTO脊型波导结构性能研究与分析 |
| 4.2.2 全BTO脊型波导结构性能研究与分析 |
| 4.2.3 两种脊型波导结构对比分析 |
| 4.3 波导/电极器件结构模型 |
| 4.3.1 光场与电场分布及二维作用效率的理论模型 |
| 4.3.2 共面波导(CPW)结构模型分析 |
| 4.3.3 嵌入式器件结构模型分析 |
| 4.3.4 不同电光调制模型的电光调制效率分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 钛酸钡晶体薄膜波导制作与测试 |
| 5.1 钛酸钡晶体薄膜波导的加工 |
| 5.1.1 脉冲激光沉淀技术(PLD) |
| 5.1.2 脊型波导结构的制备 |
| 5.1.3 电极的制作 |
| 5.2 钛酸钡晶体薄膜的极化处理 |
| 5.3 电光系数与双折射的实验测试 |
| 5.3.1 实验样品性能测试 |
| 5.3.2 电光调制实验与电光特性测试 |
| 5.3.3 基于线偏振态的实验及电光系数/双折射计算 |
| 5.3.4 基于椭圆偏振态的实验及电光系数/双折射计算 |
| 5.3.5 对电光系数/双折射测量结果的分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 电光系数与双折射同步测试方法的精度分析 |
| 6.1 电光系数与双折射值测试实验的不确定性分析 |
| 6.2 c轴钛酸钡晶体薄膜电光系数和双折射值的相对测试精度分析 |
| 6.2.1 计量误差分析理论 |
| 6.2.2 驱动电压对于相对测量误差依赖关系的仿真与分析 |
| 6.3 测试精确性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论和展望 |
| 7.1 本论文的主要结论及创新点 |
| 7.1.1 本论文的主要结论 |
| 7.1.2 本论文的创新点 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（7）链取向技术对聚合物材料及器件发光性能的改进（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 聚合物链取向技术 |
| 1.2.1 链取向技术的历史和发展 |
| 1.2.2 摩擦取向技术 |
| 1.2.3 光控取向技术 |
| 1.3 光波导 |
| 1.3.1 平面光波导 |
| 1.3.2 光波导耦合技术 |
| 1.4 有机发光二极管 |
| 1.4.1 有机发光二极管的历史和发展 |
| 1.4.2 偏振有机发光二极管 |
| 1.5 本论文工作 |
| 第二章 实验方法及测试手段 |
| 2.1 样品制备 |
| 2.1.1 主要材料和试剂 |
| 2.1.2 样品的制备方法 |
| 2.2 链取向样品的表征测试 |
| 2.2.1 链取向程度 |
| 2.2.2 光的各向异性 |
| 2.2.3 ASE行为表征 |
| 2.2.4 膜厚及表面形貌测试 |
| 2.2.5 有机发光二极管的测试 |
| 第三章 利用光控取向技术实现各向异性平面光波导 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单层光波导 |
| 3.2.1 样品制备过程 |
| 3.2.2 光控取向对材料表面形貌影响 |
| 3.2.3 红、绿荧光材料链取向效果分析 |
| 3.2.4 链取向效果与膜厚之间关系 |
| 3.2.5 局部链取向构造光波导图形 |
| 3.2.6 ASE性能测试 |
| 3.3 双层光波导 |
| 3.3.1 样品制备过程 |
| 3.3.2 双层材料表面形貌及链取向效果分析 |
| 3.3.3 双层光波导图形 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 使用取向PEDOT:PSS衬底构造偏振RGB发光二极管 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PEDOT:PSS衬底链取向效果研究 |
| 4.2.1 样品制备过程 |
| 4.2.2 摩擦取向工艺对表面形貌影响 |
| 4.2.3 红绿蓝荧光材料的链取向效果分析 |
| 4.2.4 链取向效果与膜厚之间关系 |
| 4.3 偏振RGB发光二极管制备 |
| 4.3.1 器件制备 |
| 4.3.2 器件性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 蓝色偏振发光二极管的优化及改进 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 β相 PFO链取向效果探索 |
| 5.2.1 样品制备过程 |
| 5.2.2 链取向效果分析 |
| 5.3 PFNBr链取向效果研究 |
| 5.3.1 样品制备过程 |
| 5.3.2 摩擦取向工艺对表面形貌影响 |
| 5.3.3 链取向效果分析 |
| 5.3.4 链取向效果与膜厚之间关系 |
| 5.3.5 器件性能表征 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（8）基于配体传能机制的有机光波导放大器的基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 稀土离子光波导放大器的产生及应用意义 |
| 1.2 稀土光波导放大器的分类 |
| 1.2.1 无机基质的光波导放大器 |
| 1.2.2 有机基质的光波导放大器 |
| 1.3 稀土配合物材料的研究 |
| 1.4 稀土光波导放大器的泵浦方式 |
| 1.4.1 直接激发 |
| 1.4.2 间接激发 |
| 1.5 本论文完成的主要工作 |
| 第2章 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的研究 |
| 2.1 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的理论基础 |
| 2.1.1 钕配合物掺杂的光波导放大器的工作原理 |
| 2.1.2 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模型 |
| 2.1.3 Judd-Ofelt理论 |
| 2.1.4 吸收和发射截面 |
| 2.2 掺杂钕配合物的有机材料测试 |
| 2.2.1 Nd(DBT)-PMMA与Nd(DPE)-PMMA薄膜的制备方法 |
| 2.2.2 吸收特性 |
| 2.2.3 荧光特性 |
| 2.2.4 薄膜折射率测试 |
| 2.2.5 成膜性表征 |
| 2.3 钕配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模拟 |
| 2.3.1 J-O参数分析 |
| 2.3.2 模拟仿真增益特性 |
| 第3章 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的研究 |
| 3.1 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的理论基础 |
| 3.1.1 铒配合物掺杂的光波导放大器的工作原理 |
| 3.1.2 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模型 |
| 3.2 铒配合物掺杂的有机材料测试 |
| 3.2.1 Er(TTA)_3(TPPO)_2配合物的合成 |
| 3.2.2 Er(TTA)_3(TPPO)_2-PMMA薄膜的制备方法 |
| 3.2.3 吸收特性 |
| 3.2.4 荧光特性 |
| 3.2.5 薄膜折射率测试 |
| 3.2.6 成膜性表征 |
| 3.3 铒配合物掺杂的有机光波导放大器的理论模拟 |
| 3.3.1 J-O参数分析 |
| 3.3.2 模拟仿真增益特性 |
| 第4章 有源光波导器件的制备与测试 |
| 4.1 光波导放大器的制备 |
| 4.1.1 嵌入型光波导放大器 |
| 4.1.2 脊型光波导放大器 |
| 4.2 光波导放大器的近场光斑测试 |
| 4.2.1 近场光斑测试系统 |
| 4.2.2 测试结果 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（9）平板光波导的矩阵方法及硅波导耦合的模拟研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 问题的提出及研究意义 |
| 1.2.1 问题的提出 |
| 1.2.2 研究的意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 平板光波导基本理论的研究现状 |
| 1.3.2 半导体激光器与硅波导耦合的研究现状 |
| 1.3.3 光纤与硅波导耦合的研究现状 |
| 1.4 本文研究的目的和研究内容 |
| 1.4.1 本文研究的目的 |
| 1.4.2 本文研究的内容 |
| 2 光波导的理论分析与光波导耦合 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 平板光波导的理论分析 |
| 2.2.1 光波导的射线分析法 |
| 2.2.2 光波导的电磁分析法 |
| 2.3 矩形波导的分析基础 |
| 2.4 光波导器件和传感器 |
| 2.5 光耦合 |
| 2.6 时域有限差分法 |
| 2.7 支持向量机在耦合器设计中的回归分析 |
| 2.7.1 统计学习理论和支持向量机 |
| 2.7.2 支持向量机参数优化 |
| 2.7.3 支持向量回归模型的性能评价 |
| 3 平板光波导的矩阵方法研究 |
| 3.1 矩阵方法 |
| 3.1.1 矩阵方法理论 |
| 3.1.2 传输矩阵模式 |
| 3.2 平板光波导的边界条件 |
| 3.3 结果分析 |
| 3.3.1 阶跃折射率波导 |
| 3.3.2 渐变折射率波导 |
| 3.3.3 槽波导 |
| 3.3.4 等离子体波导 |
| 3.4 小结 |
| 4 半导体激光器与硅波导的耦合研究 |
| 4.1 半导体激光器 |
| 4.1.1 半导体激光器的发展 |
| 4.1.2 半导体激光器的工作原理 |
| 4.2 耦合器的设计 |
| 4.3 耦合结果分析 |
| 4.3.1 InGaAsP/InP激光器耦合效率 |
| 4.3.2 Ge/Si氧化物激光器耦合效率 |
| 4.4 耦合损耗分析 |
| 4.4.1 InGaAsP/InP激光器耦合损耗 |
| 4.4.2 Ge/Si氧化物激光器耦合损耗 |
| 4.5 基于支持向量机的耦合效率回归分析 |
| 4.6 小结 |
| 5 光纤与硅波导的耦合研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 耦合器的设计 |
| 5.3 耦合结果分析 |
| 5.3.1 等离子体波导模式匹配 |
| 5.3.2 硅波导模式匹配 |
| 5.3.3 耦合效率与间隙、横向偏移和纵向偏移的关系 |
| 5.3.4 光谱特性分析 |
| 5.4 基于支持向量机的耦合效率回归分析 |
| 5.5 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 后续研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A 作者在攻读博士学位期间发表及完成的论文 |
| B 作者在攻读学位期间参加的项目 |
| C 学位论文数据集 |
| 致谢 |
（10）光遗传神经修复系统多物理场耦合分析模型及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光遗传神经修复技术背景 |
| 1.1.1 微生物视蛋白与光遗传学 |
| 1.1.2 人工神经刺激与神经修复学 |
| 1.1.3 光遗传神经修复技术进展 |
| 1.2 光遗传神经修复关键技术研究进展 |
| 1.2.1 光遗传神经刺激 |
| 1.2.2 数学建模和数值分析 |
| 1.2.3 光遗传神经接口和光植入探头 |
| 1.3 光遗传神经修复系统研究进展 |
| 1.3.1 视网膜修复技术背景 |
| 1.3.2 光遗传视网膜修复系统 |
| 1.3.3 光遗传脑皮层修复系统 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 1.4.1 研究内容和意义 |
| 1.4.2 论文技术路线和研究框架 |
| 1.4.3 论文章节安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光遗传神经修复系统多物理场耦合分析模型 |
| 2.1 OGNPS-MPCM总论 |
| 2.1.1 框架与基本出发点 |
| 2.1.2 OGNPS光植入方式 |
| 2.1.3 OGNPS-MPCM子模型 |
| 2.2 光路和光植入模型 |
| 2.2.1 基本方程 |
| 2.2.2 光路分析模型 |
| 2.2.3 神经组织的散射分析 |
| 2.2.4 局部光刺激分析 |
| 2.3 光遗传神经电生理学模型 |
| 2.3.1 ChR2 生物化学基础 |
| 2.3.2 ChR2 状态转移模型 |
| 2.3.3 ChR2-CA3 电生理学模型 |
| 2.4 OGNPS热效应模型 |
| 2.4.1 神经组织传热模型 |
| 2.4.2 OGNPS总体热效应模型 |
| 2.4.3 OGNPS热极限 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 OGNPS-MPCM数值分析方法与程序 |
| 3.1 OGNPS-MPCM程序架构 |
| 3.1.1 数值分析流程架构 |
| 3.1.2 程序设计 |
| 3.1.3 数值分析模块 |
| 3.2 光路和光植入模块 |
| 3.2.1 模块架构与功能 |
| 3.2.2 数值方法和求解器 |
| 3.3 OGNPS热效应模块 |
| 3.3.1 模块架构与功能 |
| 3.3.2 热传导FEM求解器 |
| 3.4 光遗传神经电生理学模块 |
| 3.4.1 模块架构与功能 |
| 3.4.2 数值分析方法和求解器 |
| 3.5 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第四章 OGNPS-MPCM实验验证 |
| 4.1 光路和光植入模块实验验证和参数分析 |
| 4.1.1 大鼠脑组织切片的光学特性实验系统 |
| 4.1.2 神经组织光学特性参数研究 |
| 4.1.3 局部光刺激在神经组织中的穿透特性 |
| 4.1.4 不同类型光出射端比较研究 |
| 4.2 OGNPS热效应模块实验验证和参数分析 |
| 4.2.1 LED光植入探头热效应实验研究 |
| 4.2.2 神经组织光致热效应研究 |
| 4.3 光遗传神经电生理学模块实验验证和参数分析 |
| 4.3.1 光遗传神经元的ChR2 光电流特性 |
| 4.3.2 神经组织中光遗传神经元放电特性 |
| 4.3.3 光遗传神经元的亚阈值特性 |
| 4.3.4 局部神经活动放电率分布 |
| 4.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第五章 无源可调光遗传神经刺激方法及探头研究 |
| 5.1 无源可调光遗传神经刺激方法 |
| 5.1.1 光波导模式可调理论及技术 |
| 5.1.2 可调光刺激的光遗传神经元响应 |
| 5.1.3 无源可调光遗传神经刺激系统及探头 |
| 5.2 基于SoS-PLC型光波导的无源可调光遗传神经刺激探头 |
| 5.2.1 SoS-PLC型光波导设计及模式分析 |
| 5.2.2 基于偏移激励的SoS-PLC型光波导模式选择 |
| 5.2.3 神经组织中的可调光刺激 |
| 5.3 可调探头测试芯片的制备和测试 |
| 5.3.1 芯片的制备 |
| 5.3.2 芯片测试系统 |
| 5.3.3 模式选择特性测试结果与讨论 |
| 5.3.4 测试芯片在组织中的可调光刺激 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 有源植入式OGNPS及探头优化设计 |
| 6.1 GaN-μLED有源植入式OGNPS方案 |
| 6.1.1 系统组成和功能分解 |
| 6.1.2 GaN-μLED光电集成探头电路方案 |
| 6.2 GaN-μLED研制与测试 |
| 6.2.1 GaN-μLED制备和封装 |
| 6.2.2 性能测试与分析 |
| 6.3 GaN-μLED光电集成探头优化设计 |
| 6.3.1 探头设计的主要问题 |
| 6.3.2 探头模型与设计目标 |
| 6.3.3 探头结构和布局的热设计 |
| 6.3.4 探头光出射端的光电设计 |
| 6.3.5 光刺激信号设计 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间完成的科研成果 |
| 已发表的期刊论文 |
| 已发表的会议论文 |
| 已授权发明专利 |
| 表格索引 |
| 图形索引 |
四、聚合物光波导器件的最新进展（论文参考文献）
- [1]基于聚合物材料的MZI型光波导热光器件研究[D]. 牛东海. 吉林大学, 2021
- [2]基于功能聚合物的氮化硅波导生化传感器研究[D]. 郑又彬. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]提高有机电致发光与聚合物光波导集成器件光耦合效率的研究[D]. 魏松. 吉林大学, 2021(01)
- [4]基于光波导结构的微驱动器设计研究[D]. 沈林坤. 南京邮电大学, 2020(03)
- [5]新型光波导微环谐振器的研究[D]. 李丹. 电子科技大学, 2020(08)
- [6]BaTiO3晶体薄膜波导电光特性研究[D]. 罗梦希. 长春理工大学, 2020(01)
- [7]链取向技术对聚合物材料及器件发光性能的改进[D]. 张皓然. 南京邮电大学, 2019(02)
- [8]基于配体传能机制的有机光波导放大器的基础研究[D]. 詹鸿. 厦门大学, 2019(07)
- [9]平板光波导的矩阵方法及硅波导耦合的模拟研究[D]. 孙宝光. 重庆大学, 2019(09)
- [10]光遗传神经修复系统多物理场耦合分析模型及其应用[D]. 董纳. 东南大学, 2018(03)