C轴取向的LiNbO3薄膜的光学特性
Swati Shandilya a, Anjali Sharma a, Monika Tomar b, Vinay Gupta a,*
a 物理和天铁物理系，德里大学，德里-110007，印度
b米兰达女子学院，德里大学，德里 110007，印度
摘要
C-轴取向铌酸锂（LiNbO3晶体）薄膜被沉积到外延匹配（001）蓝宝石基
板采用脉冲激光沉积技术。的薄膜的结构和光学特性已分别使用的X-射线衍（XRD）和紫外 - 可见光谱研究。拉曼光谱已被用来研究的c轴取向LiNbO3薄膜的光学声子模和缺陷电影。 XRD分析表明在所生长的LiNbO3薄膜，这是由
于压力的存在铌酸锂晶体和蓝宝石之间的晶格失配小。折射率（n =2.13在640 nm处）（006）铌酸锂晶体薄膜的要稍低一些相应的体积值（N =2.28）。各个负责在从相应的（006）LiNbO3薄膜的折射率的偏差的因素散装讨论和值的偏
差的主要原因是，由于存在晶格收缩沉积膜中的应力。
关键词光学特性脉冲激光沉积薄膜铌酸锂
1.引言
铌酸锂（LiNbO3）
铌酸锂（LiNbO3晶体）是一个巨大的技术材料光学器件的利息。大量的文献可在铌酸锂单晶等领域的基础研究和应用研究，其优异的光学性能的晶体沿观察c轴[1-3]。铌酸锂单晶的已知表现出通用的非线性光学性质，因此它继续是一个极好的材料，各种光子的应用，如频率转换器，光开关，光调制器，多路复用器等人[4-7]。在他们的薄膜是有利的批量对应不同的设备应用程序。了解是众所周知的发挥了重要的作用的薄膜的折射率实现的光学设备，并且即使一个小的变化在其值会影响其应用。铌酸锂晶体薄膜的折射率通过各种工人使用紫外可见光谱进行了测量和光导波技术。对于声光和电光器件的制造，这是非常重要的研究的光学与c轴取向的LiNbO3薄膜的性能的。几个报告的c轴取向LiNbO3薄膜的生长电影使用各种沉积技术[8,9]，正在努力连续主要集中向增长的各种基板上包括，外延匹配蓝宝石，硅，熔融石英等蓝宝石衬底上已用于LiNbO3薄膜的沉积影片由不同的工人光学器件的应用，因为其低折射率和相似的晶体结构，尽管小晶格失配和较低的热膨胀系数差在比较的LiNbO3 [2]。Shibata等。成长外延铌酸锂晶体薄膜的（001）和（110）蓝宝石晶体脉冲激
光沉积法[10]。他们报告说，化学计量从李丰富的铌酸锂薄膜只能存放中得到的目标（与Li / Nb的= 2），和李缺陷相asdeposited陶瓷靶，铌酸锂薄膜的制备Li/Nbb2。高频（460-810 MHz）的表面声波（SAW）器件，已经实现了利
用LiNbO3/sapphire层状结构[10]。笕等。 [11]已经报道了外延生长的铌酸锂晶体薄膜的α-Al2O3衬底上用脉冲激光沉积技术。氧自由基的量的控制由改变激光能量密度的源，其影响Li浓度的沉积铌酸锂晶体薄膜。光学财产的脉冲激光沉积（0012）织构铌酸锂晶体薄膜（001），研究了SiO2基板使用光导波技术和一个较小的值的折射率（ηTE= 2.144和ηTM= 2.036）散装铌酸锂相比已被报道[12]。 schwyn等。 [1]沉积铌酸锂晶体薄膜的外延匹配的蓝宝石衬底
上射频溅射技术和效果的射频功率（50到100 W）上的折射率（= 2.302至
2.260和ne = 2.100到2.200）进行了研究。折射率脉冲激光沉积铌酸锂晶体薄膜也被认为是大大受加工参数，并从2.43下降到2.21增加氧气压力从
1×10-5?5×10-2毫巴和从2.07增加至2.28，增加激光能量密度为0.5?2.5 J/cm2的[13]。据悉，拉曼光谱法是一种灵敏的工具识别的膜质量和膜中存在的缺陷，并因此光学声子模式的研究是非常重要的[14,15]。
在我们较早的工作拉曼光谱已用于研究缺陷存在于c轴取向LiNbO3薄膜沉积在在硅衬底[16]。然而，很少关注向（006）的铌酸锂的拉曼光谱分析中给出薄膜沉积在蓝宝石衬底外延匹配。在目前的工作中c轴取向LiNbO3晶体薄膜的生长外延匹配（001）的蓝宝石基板上。结构和LiNbO3薄膜的光学性质的研究已被使用X-射线衍射，紫外 - 可见分光光度计和拉曼光谱。分散在c轴取向LiNbO3薄膜的折射率膜已经研究了随波长的光的单个振荡器模型
2.详细实验步骤
LiNbO3薄膜（001）蓝宝石衬底上沉积脉冲激光沉积（PLD）技术。薄膜生长在（001）
13.3Pa的蓝宝石单晶在700℃的衬底温度下氧压采用Nd：YAG激光（III 10 Surelite;品牌：连续流，USA）的波长266纳米（第4次谐波）。高致密的陶瓷光盘（1英寸直径。）的铌酸锂晶体含有过量5％对Li2O已准备使用常规的固态反应途径，并用作靶铌酸锂薄膜沉积。目标的细节准备报道[16]。聚焦的激光束短脉冲具有的脉冲宽度为10 ns的形式和重复速率为10 Hz的时间是在45°的角度入射在靶表面上。使用3 J cm-2时的能量密度的激光脉冲。薄膜沉积在100％氧气氛中，在压力为13.3宾夕法尼亚州将基板保持在距离25 mmfrom靶表面。所沉积的晶体结构和晶格参数膜进行了研究，使用X-射线衍射（XRD）技术，使用布拉格布伦塔诺（θ-2θ）扫描的X-射线衍射仪（Bruker 公司D8发现），Cu靶辐射（λ= 1.54056?）。膜厚度为采用DEKTAK150表面轮廓仪（品牌：Veeco公司）。
紫外 - 可见光谱（品牌：Perkin Elmer公司，型号：LAMDA35）已被用来研究LiNbO3薄膜的光学性能的膜。 LiNbO3薄膜的结晶质量和相的纯度沉积在蓝宝石衬底上一直使用拉曼光谱研究在后向散射几何一致的INNOVA氩离子激光偏振光源（λ=514.5nm的）和分析使用一个Jobin Yvon公司T64000光谱仪配备了电荷耦合设备。
3.结果与讨论
3.1。c轴取向LiNbO3薄膜的X射线衍射（XRD）和拉曼光谱研究
C轴取向LiNbO3薄膜沉积厚度约0.6微米的外延匹配（001）使用的蓝宝石基板上脉冲激光沉积技术。生长LiNbO3薄膜被认为是透明的，均匀且牢固地粘附到基板上。
图1 沉积在（001）蓝宝石晶体上的(006)LiNbO3薄膜的XRD图
图1示出了沉积LiNbO3薄膜的XRD图谱蓝宝石水晶玻璃。两个尖锐和激烈的衍射峰对应的（006）和（0012）面的铌酸锂，在2θ=39.18°和83.86°，分别观察到（图1），表示生长的影响纹理LiNbO3薄膜具有晶粒沿优选取向生长方向与c轴蓝宝石表面法线。X射线衍射峰（001）面的蓝宝石水晶也观察到在图。 1，在2θ=41.88°。的偏差中的地（006）衍射峰的铌酸锂薄膜，观察到相应的单晶值（38.94°），并主要与在淀积的薄膜中的应变的存在。
生长的LiNbO3薄膜的角峰的位置（39.18°）稍微高于相应的散值，这表明淀积薄膜在一个均匀的状态的应力与压缩组件平行于c轴。存在的尖锐和激烈的XRD相对应的（006）峰和（0012）面，显示了重要的为成核作用的底层的晶格匹配蓝宝石衬底铌酸锂的晶体沿优选生长（c-轴）的方向发展。晶格参数'C'的沉积LiNbO3薄膜膜计算所观察到的（006）衍射峰，发现在1.37纳米。将得到的值的晶格常数是略少比相应的值（1.38 nm）的铌酸锂晶体单结晶和相媲美的值（1.375 nm）的观察其他工人的铌酸锂晶体薄膜的[2]。所观察到的较小值如生长的LiNbO3薄膜比较的晶格常数到相应的单个晶体的值表示的单元电池沿c-轴，被压缩的压缩力作用在所淀积的薄膜的平面的。在压力的估计值LiNbO3薄膜生长在蓝宝石水晶大约是4.1×1010dyne/cm2。类似的结果（006）取向铌酸锂晶体的生长压力的薄膜的表面上外延匹配蓝宝石基板已报告了其他工人[2,17-19]，并可能归因于小的晶格失配之间的蓝宝石单晶体和LiNbO3薄膜。
图2 沉积在(001)蓝宝石基体上的C轴取向的LiNbO3薄膜的室温拉曼光谱
S对应基板相关的声子模式
图2示出了室温下的拉曼光谱的c轴取向的
铌酸锂薄膜沉积在（001）蓝宝石水晶玻璃。“谱录得的后向散射几何Z（X + Y，X + Y），其中，Z是入射的方向的Z配置光沿着c轴垂直于膜表面，且X
和Y的方向上沿a和b晶轴的平面中的偏振铌酸锂晶体薄膜。根据选择规则4 A（LO）+9根据本E（TO）允许在铌酸锂基频配置。所有观察到的声子模的拉曼光谱（图2）Z切铌酸锂单晶的模式是一致的
其他工人根据选择规则[20,21]。贝尔纳韦等。[21]表明，声子模式[E
“（1TO），E（8直接）和A1（4LO）]是非常敏感的化学计量和存在的在任何类型的内在缺陷沉积LiNbO3薄膜。在目前的情况下，所有的声子模式（13基波频率）可以清楚地看到，在生长的LiNbO3薄膜的拉曼光谱膜（图2）。这些模式被认为是尖锐，存在于位置报道了近化学计量比铌酸锂单晶，表明增长的质感和（006）取向LiNbO3薄膜膜的蓝宝石衬底上。c轴取LiNbO3薄膜的光学性质的一直使用紫外 - 可见分光光度计研究。
图3 沉积在(001)蓝宝石晶体上的(006)LiNbO3薄膜的光学透射谱
图3示出的光沉积在生长的LiNbO3薄膜的透射光谱透明的（001）的蓝宝
石晶体作为波长的函数。“透射光谱显示出高传输（N80％），在可见光区域
和示出了尖锐的基本吸收边在约285 nm处。在场的定义的干涉条纹图案，在的透射光谱（图3）表示的生长良好的光学质量LiNbO3薄膜。情节广场（αhν）与光子能量，（hν的）示于图。 4，其中，α是吸收系数。的吸收系数（α）计算出的透射率的值在附近的基本吸收边和膜厚度。铌酸锂的厚度的薄膜的带
隙的值0.6微米的线性部分从外推估计Tauc图（图4），以（αhν）2 = 0被发现为约4.43电子伏特。“c轴取向LiNbO3晶体薄膜的带隙得到的值本研究
是高于相应的值（在范围为3.8eV到4.0电子伏特）的铌酸锂单晶[22]报道。
带隙的值更高的压力的存在，可能与在生长的LiNbO3薄膜所观察到的X射线衍
射图案（图1）。相似的结果，较高的光学带隙的值（例如：= 4.22 eV和
4.55 eV的）和较低的晶格参数值'C'（006）铌酸锂晶体薄膜的外延匹配的蓝宝石晶报告了其他人[2,16]。的折射率中，n（λ）时的c轴取向的LiNbO3薄膜从观测到的波长的函数的计算的透射光谱中的干涉条纹图案（图3）使用的关系[23]
这里
的最大值（Tmax）的和N的值，可以计算出从最小值（Tmin的）值的传输，在相同的波长从信封上的干涉条纹。没有和NS空气的折射率和基板（蓝宝石）的值。
折光指数的估计值被认为是约2.13在λ= 640nm处，这是接近的相应值
（2.16），铌酸锂薄膜在蓝宝石衬底上其他工人报告[2]。然而，所获得的值的折射率的LiNbO3薄膜膜是低于报告的对应的值（2.28）铌酸锂单晶[2]。基本吸收边（带间隙）已被报告有关的晶格收缩或扩大在淀积的薄膜[24]。在前面的章节沉积薄膜被发现紧张由于一个小的晶格失配之间的LiNbO3薄膜（006）和（001）蓝宝石基板上。应变的存在下，预计将得到更高的值光学带隙和较低的折射率，将淀积LiNbO3薄膜中观察到了目前的工作。的折射率变化索引作为波长的函数（006）LiNbO3薄膜膜沉积在蓝宝石衬底的（001）示于图。 5。的折射沉积的c轴取向的LiNbO3薄膜的折射率n（λ）的示出下面的带间吸收的光子能量的分散体与
边缘。该行为是相似的在大量观察无定形和结晶的氧化物材料[25]。折射率生长的LiNbO3薄膜被发现从2.32下降到2.12波长从400nm至660nm（图5）中的增加。wemple等。[25]分析了这种类型的折射率色散数据为大量的材料，使用的是单effectiveoscillator模式
生长在(001)蓝宝石衬底上的(006)LiNbO3薄膜的折射率随波长变化曲线
3.2。单振子模型
折射率在带间的过渡区域中的分散性的所观察到的多种材料，大多是用一
个单一的建模电子振荡器。的公知的分散体的理论折射指数的具有长波长的近
似由下式给出单一的长期的谢米尔关系[26]
其中，λ0是平均振荡器的位置，所以是平均振荡器强度。 So和λ0的值
可以通过绘制估计图形之间的1 /（n2的-1）相对于1/λ2。的直线部分的斜
坡此图所给出的值1/So，而无限的波长拦截给1/Soλo2。因此，λ0，了解分
散参数EO /所以也可以被计算出来其中E0 = HC /eλo（c为光速，h为普朗克常数，e为电子收费）是一个有效的振荡器能源。在光子的能量方程。可写为
Hυ是光子的能量，Ed是分散能源是带间光学跃迁的强度的度量。平均所
以= EdEo /（振子强度有关的色散能h2c2）。
单一的振荡器模型已嵌合的折射率色散获得的数据（006）铌酸锂晶体薄膜的沉积蓝宝石衬底外延匹配配件和λ0参数。所以和λ0的初始估计值的积的1 /（n2为1）的线性部分与1/λ2取自（006）LiNbO3薄膜色散的实验数据膜。
获得最佳的拟合曲线方程。（4）中还示出图。 5（实线）。实验分散体的数
据（符号）的屈光指数显示出良好的理论（实线）与波长区域的350nm至
550nm的。以及重大的系统性在LiNbO3薄膜的折射率数据的值的偏差从观察到
在较高的波长的最佳拟合曲线（式（4））（N550纳米）。的折射率相似的行
为的数据作为一个函数的波长，观察到其它氧化物的材料，如氧化锌，二氧化钛，钛酸钡，钛酸锶等[27?29]。所以该振荡器参数，EO和Ed确定最适合的
实验折射率索引数据的方程。（4）是6×109厘米2，5.49 eV和16.53 eV的分别（006）LiNbO3薄膜，这是稍有不同的从相应的铌酸锂单晶的报道值。的
估计值的折射率色散等参数EO /（= 9.26×10-10 EV平方厘米）被发现与相应的匹配非常好报告的值为其他氧化物材料[26]。该值
分散能源（ED）计算的平均振荡器强度和平均振荡器位置被发现为16.53 eV的，这是低于所报告的值（25.9 eV）的铌酸锂单水晶[25]。所观察到的结果表明：在强度较低带间光学跃迁（006）LiNbO3薄膜相比，在LiNbO3单晶，并可能是
由于应变的存在下，在单元电池的淀积的LiNbO3薄膜。有趣的功能所建议的Wemple和Deminico[25]的数量
其中，Nc是协调数近邻阳离子，Za是正式的阴离子的化合价，和Ne的有
效数阴离子的的帷幔电子％。的β值的离子和共价化合物为0.26和0.37，分
别和任何含有可被分成不同的单阴离子种离子和共价类[25]。β的值（006）LiNbO3薄膜一直计算出的色散能（爱德）使用值Nc = 4，杂= 2和Ne = 8的
铌酸锂。发现β的估计值0.26电子伏特，这是接近的值（β= 0.27 eV）的报
告的铌酸锂单晶[25]。所获得的值，β是在协议预期值（β= 0.26 eV）的报告离子晶体建议（006）LiNbO3薄膜沉积在（001）蓝宝石基材是离子的性质[25]。
一般的薄膜的折射率是已知的依赖上的三个因素（ⅰ）的晶格收缩或膨胀（ⅱ）包装
密度及（iii）膜的化学计量[30]。报告可在文献[31]对价值较低的折射率薄膜相比，单晶由于偏差在化学计量。在目前情况下，拉曼光谱研究清楚地表明，
形成高度化学计量的和内在的缺陷免费LiNbO3薄膜具有优选c轴方向外延匹配蓝宝石衬底。因此，所观察到的在c轴取向的折射率的值的偏差相应的单晶铌
酸锂薄膜被相关的任一低级填充密度或晶格收缩或扩展[30]。米恩等。 [30]研究了影响包装密度和晶格的折射率上的收缩/膨胀氧化物薄膜。具有贡献的薄膜的折射率从填充密度和晶格收缩/扩展[30]
其中nf，nb等和nv的折射率的薄膜，单晶体和空隙（= 1），p是填充密度，和cf和cb是用于薄膜和单晶的晶格参数分别。式的第一和第二项。（6）代表的贡献的填充密度和晶格的折射率从常量'C'。因此，折射率在薄电影将增加或减少相比，大部分值，根据其中的两个理论贡献占主导地位（公式（6））。从折射率（阴性）的估计值的和（006）LiNbO3薄膜的晶格参数'C'（在本研究
中获得的）和已知的值的索引铌酸锂单晶（nb的），填充密度'p'的被发现约
0.96用公式。（6）。堆积密度的观测值（p值= 0.96）是接近的统一表示，
生长LiNbO3薄膜是致密的，具有较小的空隙数。因此，折射率中的偏差的主要贡献（006）LiNbO3薄膜比相应的单晶体值与压力的存在，由于膜晶格收缩。
一个收缩的c轴晶格参数从已被观察到如此沉积的LiNbO3薄膜X射线衍射分析，这是由于小之间的晶格失配（006）LiNbO3薄膜和蓝宝石基片（001）。
4.结论
高质地和C轴取向的LiNbO
薄膜已经被沉积在（001）蓝宝石单晶沉底上
3
用脉冲激光沉积技术并且对生长参数进行了优化。XRD和拉曼光谱仪分析证实
了无缺陷的增长和化学计量比铌酸锂晶体薄膜（006）优选方向与c轴垂直于衬底。生长LiNbO3薄膜压力下，由于小的铌酸锂晶体的晶格失配与蓝宝石。LiNbO3薄膜展品分散体的折射率与上面的基本吸收边波长和色散在光的单振子
模型的数据进行了研究。一（006）LiNbO3薄膜的折射率值的偏差从观察到，
这是由于相应的散值主要是由于存在中的应力的晶格收缩沉积的薄膜。的折射
率的数据示出了较高的值堆积密度（0.96）（006）LiNbO3薄膜确认生长良好
的光学品质的薄膜，具有较少数量的空隙。
感谢
所有作者感谢印度政府的海军研究局（DRDO）财政支持。其中一位作者（AS）感谢印度科学与工业研究理事会（CSIR）的研究奖学金。
参考文献
[1] S. Schwyn, H.W. Lehmann, R. Widmer, J. Appl. Phys. 72 (1992) 1154.
[2] N.S.L.S. Vasconcelus, J.S. Vasconcelos, V. Bouquet, S.M. Zanetti, E.R. Leite, E. Longo,L.E.B. Soledade, F.M. Pontes, M. Guilloux-Viry, A. Perrin, M.I. Bernardi, J.A. Varela,Thin Solid Films 436 (2003) 213.
[3] S. Tan, T. Gilbert, C.Y. Hung, T.E. Schlesinger, J. Appl. Phys. 79 (1996) 3548.
[4] D. Kalymniost, M.T.V. Scibor-Rylskit, J. Phys. D: Appl. Phys. 7 (1974) L79.
[5] Y.W. Shin, O. Eknoyan, C.K. Madsen, H.F. Taylor, IEEE Conference on Optical Fiber communication/National Fiber Optic Engineers (OFC/NFOEC 2008), 2008, p. 1,
(Print ISBN: 978-1-55752-856-8).
[6] L. Pierno, M. Dispenza, A. Secchi, A. Fiorello, V. Foglietti, J. Opt. A: Pure Appl. Opt.10 (2008) 06417.
[7] D. Xue, K. Betzler, H. Hesse, J. Appl. Phys. 89 (2001) 849.
[8] A.M. Marsh, S.D. Harkness, F. Qian, R.K. Singh, Appl. Phys. Lett. 62 (1993) 952.
[9] V. Gupta, P. Bhattacharya, Y. Yuzyuk, R.S. Katiyar, M. Tomar, K. Sreenivas, J. Mater.Res. 19 (2004) 2235.
[10] N. Fujimura, M. Kakinoki, H. Tsuboi, T. Ito, J. Appl. Phys. 75 (1994) 2169.
[11] Y. Shibata, K. Kaya, K. Akashi, M. Kanai, T. Kawai, K. Shichio, J. Appl. Phys. 77(1995) 1498.
[12] Y. Kakehi, A. Okamoto, Y. Sakurai, Y. Nishikawa, T. Yotsuya, S. Ogawa, Appl. Surf.Sci. 169 (2001) 560.
[13] X. Guo, J. Liu, Z. Liu, Chin. Phys. Lett. 12 (1995) 249.
[14] C.N. Afonso, J. Gonzalo, F. Vega, E. Dieguez, J.C.C. Wong, C. Ortega, J. Siejka, G.Amsel, Appl. Phys. Lett. 66 (1995) 1452.
[15] S. Nakashimaa, Y. Nakatake, Y. Ishida, T. Talkahashi, H. Okumura, Physica B 308–310 (2001) 684.
[16] S. Shandilya, M. Tomar, K. Sreenivas, V. Gupta, J. Phys. D: Appl. Phys. 42 (2009)095303.
[17] Y. Furushima, T. Nishida, M. Shimizu, T. Shiosaki, IEEE Ultrason. Symp. 1 (1993)263.
[18] F.V. Eignant, M. Gandais, P. Aubert, G.J. Garry, Cryst. Growth 196 (1999) 141.
[19] P. Aubert, G. Garry, R. Bisaro, J.G. Lopez, Appl. Surf. Sci. 86 (1995) 144.
[20] A. Ridah, P. Bourson, M.D. Fontana, G.J. Malovichko, Phys. Condens. Matter 9
(1997) 9687.
[21] A.D. Bernabe, C. Prieto, A.D. Andres, J. Appl. Phys. 79 (1996) 143.
[22] J. Zhu, S. Zhao, D. Xiao, X. Wang, G.Xu. Jiangou, J. Phys. Condens. Matter 4 (1992)2977.
[23] J.C. Manifiacie r, J. Gasiot, J.P. Fillard, J. Phys. E: Sci. Instrum. 9 (1976) 1002.
[24] S. Cabuk, A. Mamedov, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 1 (1999) 424.
[25] S.H. Wemple, M. DiDomenico Jr., Phys. Rev. B 3 (1971) 1338.
[26] M. Di Domenico Jr., S.H. Wemple, J. Appl. Phys. 40 (1969) 420.
[27] V. Gupta, A. Mansingh, J. Appl. Phys. 80 (1996) 1063.
[28] W.L. Bond, J. Appl. Phys. 36 (1965) 1674.
[29] S.H. Wemple, M. Di Domenico Jr., I. Camlibel, J. Phys. Chem. Solids 29 (1968)
1797.
[30] N. Mehan, V. Gupta, K. Sreenivas, A. Mansingh, J. Appl. Phys. 96 (2004) 3137.
[31] M. Takenaga,N. Yamada, K.Nishiuchi,N. Akahira, T. Ohta, S.Nakamura, T. Yamashita,J. Appl. Phys. 54 (1983) 5376.
光敏高分子材料的研究进展 骆海强，重庆大学化学化工学院应用化学2班 摘要：由于当今材料科学技术的快速更迭，高分子材料逐渐成为材料科学领域中极具发展潜力的一类材料。在可利用能源不断缩减的今天，光敏高分子材料的研究力度大大提升，逐渐成为现代生活中不可或缺的部分。本文分别对光敏高分子材料的四大类——感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料本身的特性及应用进行了综述性概括，以便快捷了解光敏高分子材料的特点。 0前言 随着材料科学技术相关研究人员在该领域的不断探索，高分子材料无论是在科研领域还是社会生活中，都扮演着极为重要的角色。在光电材料研究风气盛行的当下，太阳能电池、太阳能汽车等光能利用、转化设备普及的大环境下，光敏高分子材料的研究力度渐渐增加，也得到了许多理想的科研成果， 1光敏高分子材料概述 在光照下能表现出特别性能的高分子聚合物即为光敏高分子材料，是材料科学里一类主要的功能高分子材料，所触及范畴也较为普遍，如光致抗蚀剂、光导电高分子、高分子光敏剂等功能材料。 光敏高分子材料根据其自身在光照条件下所产生的反应类型及其展现出的特征性能，可以分成如下四类：感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料。 现基于以上分类，对各种材料进行阐述。 2 感光性高分子材料 在光照下可以进行光化学反应的高分子材料常被称为感光性高分子材料。
根据其用途可分为光敏涂料和光刻胶。 2.1光敏涂料 2.1.1光敏涂料的作用机理 光敏涂料具有光敏固化功能，可以利用光交联反应或光聚合反应，使其中的低聚物聚合成膜或网状。经过恰当波长照射后，光敏涂料会快速固化，获得膜状物。因为固化过程较为稳定不易挥发溶剂，从而降低了排放，提高了材料利用，保障了安全性。而且由于是在覆盖之后才发生的交联，使图层交联度更好，机械强度也更稳固。 2.1.2光敏涂料的中常见低聚物的类型 以铁酸锌环氧酯错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。涂料为一类的环氧树脂型低聚物，在紫外光的处理下，给电冰箱表面上漆，能够是冰箱表面具有很好的柔顺性且不宜脱落。以含氟丙烯酸酯预聚物错误!未找到引用源。为一类的不饱和聚酯型低聚物，与光引发剂等结合后形成的混合型涂料，其硬度、耐挂擦力、附着力等性能大大提高。此外还有聚氨酯型低聚物错误!未找到引用源。及聚醚型低聚物。 2.2光刻胶（光致抗蚀剂） 2.2.1光刻胶的作用机理 生产集成电路的现有工艺中，通常会用这类感光性树脂覆盖在氧化层从而避免其被活性物质腐蚀。将设计好的图案曝光、显影，改变了其溶解性，其中树脂发生化学反应后去除了易溶解的物质，氧化层表面留下不溶部分，从而避免氧化层被活性物质腐蚀。 2.2.2光刻胶的分类 正性光刻胶和负性光刻胶错误!未找到引用源。是根据曝光前后涂膜的溶解性来分类的。其中正性光刻胶受光后会降解，被显影液所消融；而与之相反，在光照后，负性光刻胶获得的图形恰好与掩膜板图形互补，即曝光处会发生交链反应形成不溶物残余在表面形成图像，而非曝光处则如正性光刻胶同样被消融，。 根据光刻胶所吸收的光的紫外波长，还可将其分为深紫外(i-线，g-线)光刻胶，远紫外(193 nm)光刻胶和极紫外(13. 5nm)光刻胶错误!未找到引用源。。Lawrie等错误!未找到引用源。经过多次实践合成了一种感光灵敏度为4~6 mJ/cm2、分辨率为22.5 nm的
1. 结构 高聚物是由许多巨大的分子构成的。这些大分子有许多重复的结构单元组成。某些高聚物的结构单元是完全一致的（均聚），但另一些则是由两种以上的结构单元混合组成（共聚），同时大分子之间又有各种联系。因此必须从微观、亚微观直到宏观不同的结构层次来描述高聚物分子结构、形态和聚集态等。 高聚物主要分为以下结构：一次结构（近程结构）、二次结构（远程结构）、三次结构（聚集态结构）和高次结构的层次。 一次结构式是指大分子的化学组成，均聚或共聚，大分子的相对分子量，链状分子的形状如直链、支化、交联。此外还包括大分子的立体构型如全同立构、间同立构、无规立构、顺式、反式的等的区别。 二次结构指的是单个大分子的形态（微观），如无规线团、折叠链、螺旋链等。 三次结构指的是具有不同二次结构的单个大分子聚集在一起形成的不同的聚集态结构。如：无规线团构成的线团胶团、缨束状结构、片晶和超螺旋结构。 高次结构指三次结构以及与其他物质构成尺寸更大的结构，如由折叠链形成的片晶构成球晶。 2.高聚物结构的测定方法 测定结构的方法有X射线衍射法（大角），电子衍射法、中心散射法、裂解色谱-质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、微波分析法、核磁共振法、顺磁共振法、荧光光谱、偶极矩法、旋光分光法、电子能谱等。 测定聚集态结构的方法有X射线小角散射、电子衍射法、电子显微镜、光学显微镜、原子力显微镜、固体小角激光光散射等。 测定结晶度的方法有X射线衍射法、电子衍射法、核磁共振吸收（宽线）、红外吸收光谱，密度法，热分析法。 3.高聚物分子运动（转变与松弛）的测定 了解高聚物多重转变与运动的各种方法，主要有四种类型：体积的变化、热力学性质及力学性质的变化和电磁效应。测定体积的变化包括膨胀计法、折射系数测定法等；测定热学性质的方法包括差热分析方法（DTA）和差式扫描量热法（DSC）等；测定力学性质的变化的方法包括热机械法、应力松弛法等；还有动态测量法如动态模量和内耗等；电磁效应包括测定介电松弛、核磁共振等。 4.高聚物性能的测定 高聚物的力学性能主要是测定材料的强度和模量以及变形。试验的方法有很多种，有拉伸、压缩、剪切、弯曲、冲击、蠕变、应力松弛等。静态力学性能试验机有静态万能材料试验机，专用应力松弛仪、蠕变仪、摆锤冲击机、落球冲击机等，动态力学试验机有动态万能材料试验机、动态粘弹谱仪、高低频疲劳试验机。 材料本体的粘流行为主要是测定粘度和切变速率的关系、剪应力与切变速率的关系等，采用的仪器有旋转粘度计、熔融指数测定仪、高压电击穿试验机等。 材料的电学性能主要有电阻、介电常数、介电损耗角正切、击穿电压，采用仪器有电阻计，电容电桥介电性能测定仪、高压电击穿试验机等。 材料的热性能，主要有导热系数、比热、热膨胀系数、耐热性、耐燃性、分解温度等。测定仪器有高低温导热系数测定仪、差示扫描量热仪、量热计、线膨胀和体膨胀测定仪、马丁耐热仪和维卡耐热仪、热失重仪、硅碳耐燃烧试验机等。
光子晶体及其应用的研究 (程立锋物理电子学) 摘要：光子晶体(PbmDftic Crystal)是一种新型的人工材料，其最显著的特点就是具有光子禁带(Photonic B锄d．G ￡lp，简称PBG)，频率落在光子禁带内的电磁波是禁止传播的，因而具有光子带隙的周期性奔电结构就称为光子晶体。近几年，光子晶体被广泛地应用于微波、毫米波的电路设计中。的滤波特性，加以优化，则可以实现带通滤波器。迄今为止，已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出，包括无阈值的激光器，无损耗的反射镜和弯曲光路，高品质因子的光学微腔，低驱动能量的非线性开关和放大器，波长分辨率极高而体积极小的超棱镜，具有色散补偿作用的光子晶体光纤，以及提高效率的发光二极管等。光子晶体的出现使光子晶体信息处理技术的"全光子化"和光子技术的微型化与集成化成为可能，它可能在未来导致信息技术的一次革命，其影响可能与当年半导体技术相提并论。 关键词：光子晶体；算法；应用；
1光子晶体简介 在过去的半个世纪里，随着人们对电子在物质尤其是半导体中运动规律的研究，使得对电子控制能力的增加，从而产生了各种微电子器件以及大规模的集成电路。推动了电子工业和现代信息产业的迅猛发展，半导体技术在人们生活中扮演着越来越重要的角色。半导体的工作载体是电子，因此半导体的研究围绕着怎样利用和控制电子的特性。但近年来，电子器件的进一步小型化以及在减小能耗下提高运行速度变得越来越困难。人们感到了电子产业发展的极限，转而把目光投向了光子。与电子相比，以光子作为信息和能量的载体具有优越性。光子是以光速运动的微观粒子，速度快；它的静止质量为零，彼此间不存在相互作用，即使光线交汇时也不存在相互干扰：它还有电子所不具备的频率和偏振等特征。电子能带和能隙结构是电子作为一种波的形式在凝聚态物质中传播的结构，而光子和电子一样具有波动性，那么是否存在这样一种材料，光子作为一种波的形式在其中传播也会产生光子能带和带隙。近来大量的理论和实验表明确实存在这样一种材料，其典型的结构是一个折射率周期变化的三维物体，它的周期为光的波长，折射率变化比较大时，会出现类似于电子情况的光子能带和带隙。这种具有光子能带和带隙的材料被称为光子晶体。 在半导体材料中，电子在晶体的周期势场中传播时，由于电子波会受到周期势场的布拉格散射而形成能带结构，带与带之间可能存在
南京林业大学 认知实习报告 学院：理学院 专业：高分子材料与工程 姓名：陈凯 学号：101102203 指导老师：陈泳 实习时间：2012年10月22日——2012年10月28日 实习地点：南京林业大学校内 一、目录 二、实习目的和意义 三、实习内容 “聚氨酯材料”讲座 “玻璃钢复合材料”讲座 “玻璃钢复合材料”讲座
参观实验室 三、认知实习总结 一、实习目的和意义 通过认识实习，使学生了解高分子材料的一些典型成型方法，了解高分子材料的应用领域。通过认识实习，学生应该将正在学习的聚合物加工基础、塑料橡胶成型原材料、塑料橡胶成型工艺与设备等专业理论知识与生产实际相结合，进一步理解和深化过去学到的知识为即将要学习塑料橡胶模具设计等课程积累生产实践经验。 二、实习内容 “聚氨酯材料”讲座 聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯,英文名称是polyurethane，CASNo.：51852-81-4分子式：(C10H8N2O2·C6H14O3)x，它是一种高分子材料。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”是主链上含有重复氨基甲酸酯基团(NHCOO)的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。反应式如下：-N=C=O+HO-→-NH-COO-，聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外,还可含有醚、酯、脲、缩二脲,脲基甲酸酯等基团。（氰酸说明:H—O—C≡N（正）氰酸H—N＝C＝O（异氰酸）有（正）氰
酸和异氰酸两种。游离酸是二者混合物，未曾分离开业，但其酯类则有两种形式。氰酸是有挥发性和腐蚀性的液体。有强烈的乙酸气味。密度1.14。沸点23.6℃。在水溶液中显示极强酸性。性不稳定，容易聚合。水解时生成氨和二氧化碳。与醇类作用时生成氨基甲酸酯。（正）氰酸酯R—O—C≡N易聚合，并易水解，很难得到纯态物。异氰酸酯R—N＝C＝O或O＝C＝N—R—N＝C＝O，一般是带有不愉快气味的液体。氰酸可由氰尿酸经加热分解而制得。） 聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等，广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。 根据所用原料的不同，可有不同性质的产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。聚醚型聚氨酯主要是针对制备聚氨酯材料中的多元醇定义的，即制备聚氨酯的多元醇完全由聚醚型多元醇或者是在该体系中占有绝大部分。 聚醚多元醇分子结构中，醚键内聚能低，并易旋转，故有它制备的聚氨酯材料低温柔顺性能好，耐水解性能优良，虽然机械性能不如聚酯型聚氨酯，但原料体系粘度低，易与异氰酸酯、助剂等组份互溶，加工性能优良。 聚酯多元醇一般所指的是由二元羧酸与二元醇等通过缩聚反应得到的聚酯多元醇。广义上是含有酯基（COO）或是碳酸酯基
一、绪论 1.1光子晶体的基本概念 光子晶体是由不同介电常数的介质材料在空间呈周期排布的结构，当电磁波受到调制而形成类似于电子的能带结构，这种能带结构称为光子能带。在合适的晶格常数和介电常数比的条件下，类似于电子能带隙，在光子晶体的光子能带间可出现使某些频率的电磁波完全不能透过的频率区域，将此频率区域称为光子带隙或光子禁带。人们又将光子晶体称为光子带隙材料。 与一般的电子晶体类似，光子晶体也有一维、二维、三维之分。一维光子晶体是介电常数不同的两种介质块交替堆积形成的结构。实际上，一维光子晶体已经被广泛应用，如法布里-珀罗腔光学多层的增反/透膜等。二维光子晶体是介电常数在二维空间呈周期性排列的结构。 光子晶体中存在光子禁带的物理机理是基于固体物理的布洛赫理论。 1.2光子带隙 光子在光子晶体中的行为类似于电子在半导体晶体中的行为，通过独特的光子禁带可改变光的行为。研究表明，光子带隙有完全光子带隙与不完全光子带隙的区分。所谓完全光子带隙，是指在一定频率范围内，无论其偏振方向及传播方向如何，光都禁止传播，或者说光在整个空间的所有传播方向上都有能隙，且每个方向上的能隙能互相重叠。所谓不完全光子带隙，则是相应于空间各方向上的能隙并不能完全重叠，或只在特定的方向上有能低折射率的介质在晶格中所占比率以及它们在空间的排列结构。总的来说，折射率差别越大带隙越大，能够达到的效率也就越高。 二、光子晶体的晶体结构和能带结构特性研究 2.1一维光子晶体的传输矩阵法 设一维光子晶体由两种材料周期性交替排列构成，通常称一维二元光子晶体，类似固体能带理论中的Kroning-penney模型，在空气中由A、B薄层交替构成一维人工周期性结构材料，其中A材料的折射率是na，厚度为ha，B材料的
《功能高分子材料》复习题 一、功能高分子材料按其功能性可以分为几类？ 功能高分子可从以下几个方面分类： 1.力学功能材料： 1)强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等； 2)弹性功能材料，如热塑性弹性体等。 2.化学功能材料： 1)分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等； 2)反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂； 3)生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。 3.物理化学功能材料： 1)耐高温高分子，高分子液晶等； 2)电学功能材料，如导电性高分子、超导高分子，感电子性高分子等； 3)光学功能材料，如感光高分子、导光性高分子，光敏性高分子等； 4)能量转换功能材料，如压电性高分子、热电性高分子等。 4.生物化学功能材料： 1)人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等； 2)高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等； 3)生物分解材料，如可降解性高分子材料等。 二、说明离子交换树脂的类型及作用机理？试述离子交换树脂的主要用途。 1.阳离子交换树脂。机理：解离出阳离子、并与外来阳离子进行交换； R-SO3H+M+——R-SO3M+H+ 2.阴离子交换树脂。机理：解离出阴离子、并与外来阴离子进行交换。 RN+H3OH-+X-——RN+H3X-+OH- 3.应用： 1）水处理：包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备。 2）冶金工业：分离、提纯和回收铀、钍等超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属。 3）原子能工业：包括核燃料的分离、提纯、精制、回收等，还是原子能工业废水去除放射性污染处理的主要方法。 4）海洋资源利用：从海洋生物（例如海带）中提取碘、溴、镁等重要化工原料，用以海水制取淡水。 5）食品工业：制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛地应用。 6）医药工业：例如在药物生产中用于药剂的脱盐、吸附分离、中和及中草药有效成分的提取等。 7）化学工业：在化学实验、化工生产上是重要的单元操作，普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯、浓缩和回收等。 8）环境保护：在废水、废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用，已普遍用于电镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水、影片洗印废水、工业废气等治理。
深圳大学研究生课程论文题目光子晶体及其器件的研究进展成绩 专业 课程名称、代码 年级姓名 学号时间2016年12月 任课教师
子晶体及其器件的研究进展 摘要：光子晶体是一种具有光子带隙的新型材料，通过设计可以人为调控经典波的传输。由 于光子晶体具有很多新颖的特性，使其成为微纳光子学和量子光学的重要研究领域。随着微加工技术的进步和理论的深入研究，光子晶体在信息光学以及多功能传感器等多个学科中也得到了广泛应用。本文介绍了光子晶体及其特征，概述了光子晶体器件的设计方法和加工制作流程，论述现阶段发展的几种光子晶体器件，并对光子晶体器件的发展趋势做了展望。 关键词：光子晶体；光子晶体的应用；发展趋势 Research progress of photonic crystals and devices Abstract：Photonic crystal is a new material with photonic band gap, which can regulate the transmission of classical wave artificially. Because it has many novel properties of photonic crystal, which is becoming an important research field of micro nano Photonics and quantum optics. With the progress of micro machining technology and theoretical research, photonic crystals have been widely used in many fields such as information optics and multifunction sensors. This paper introduces the photonic crystals and its characteristics, summarizes the design method and process of the photonic crystal devices in the production process, discusses several kinds of photonic crystal devices at this stage of development, and the development trend of photonic crystal devices is prospected. Key words：Photonic crystal; application of photonic crystal; development trend 1引言 在过去的半个世纪里，随着人们对电子在物质尤其是半导体中运动规律的研究，使得对电子控制能力的增加，从而产生了各种微电子器件以及大规模的集成电路，推动了电子工业和现代信息产业的迅猛发展，半导体技术在人们生活中扮演着越来越重要的角色。目前半导体技术正向着高速化和高集成化方向的发展，不可避免地引发了一系列问题。当信息处理的频率和信号带宽越来越高时，通过金属线传输电子会带来难以克服的发热问题和带宽限制；而线宽减小到深纳米尺度时，相邻导线的量子隧穿效应成为电子器件发展的重要瓶颈。这迫使人们越来越关注光信息处理技术，并尝试用光器件来替代部分传统电子器件，以突破上述瓶颈限制。实现这一目标的关键在于如何将光子器件尺寸降低至微纳米量级，并能与微电子电路集成在同一芯片上。 目前比较有效的方法有三种：纳米线波导，表面等离子体和光子晶体。其中，光子晶体具有体积小、损耗低和功能丰富等多种优点，被认为是最有前途的光子集成材料，称为光子半导体[1]，它是1987年才提出的新概念和新材料。这种材料有一个显著的特点是它可以如人所愿地控制光子的运动。由于其独特的特性，光子晶体可以制作全新原理或以前所不能制作的高性能光学器件，在光通讯上也有重要的用途，如用光子晶体器件来替代传统的电子器件，信息通讯的速度快得
链段：从高分子链中划分出来的最小运动单元 柔顺性：高分子链能改变其构象的性质 近程结构：即第一层次结构，指单个高分子的一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构 远程结构：即第二层次结构，指单个高分子的大小和在空间所在的各种形态 结构：组成高分子不同尺度的结构单元在空间的排列 构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列 构象：由于单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态 高弹性：小应力作用下，由于高分子链段的运动而产生的很大的可逆变形 强迫高弹性：玻璃态聚合物在外力作用下，出现的高弹形变 力学松弛：高聚物的力学性质随时间的变化表现的性质 蠕变：在恒温恒负载下，高聚物材料的形变随时间的延长而逐渐增大的现象5 应力松弛：在恒温和保持形变不变的情况下，高聚物内部应力随时间延长逐渐衰减的现象 滞后现象：在交变应力作用下，高聚物应变落后于应力变化的现象 内耗：橡胶及其他高分子材料在形变过程中，一部分弹性形变转变热能的损耗的现象 冷拉：高聚物材料的低温下受外力作用而产生大变形的现象 银纹屈服：在拉伸应力作用下，高聚物某些脆弱部分由于应力集中而产生空化条纹形变区 剪切屈服：高聚物在拉伸或压缩应力作用下，与负载方向呈45度截面上产生最大剪切力，从而引发高分子链沿最大剪切面方向上产生滑移形变，从而导致材料形状扭的现象 高聚物材料发生脆性断列时，其断裂面比较光滑；韧性断裂时，由于分子间滑移，断裂面较为粗糙，有凹凸不平的丝状物 流变性：物质流动与变形的性能及其行为表现 牛顿流体：流动规律符合牛顿粘性定律的流体 剪切流动：产生横向速度梯度的场的流动 拉伸流动：产生纵向速度梯度的场的流动 剪切变稀流体：随剪切应力或剪切速率的升高表观黏度降低的流体 挤出胀大：橡胶等高聚物熔体基础口型后，挤出物的尺寸及断面形状与口型不同的膨胀 可塑度：施加一定负载在一定温度的时间下，测定形变负载移去后变形保持的能力 切力增稠流体：随剪切速率增加，切应力增加的速率增大，即切黏度随切应力。剪切速率的增大而上升的流体 熔融指数：由标准熔体流动速率测定仪测定，用来表征热塑性塑料的流动性 门尼黏度：一定温度（100）一定转子速度（2r/min）条件下测定未硫化胶对转子的转动阻力。橡胶工业中作为胶料流动的指标 焦烧：所谓焦烧，是胶料在硫化前的操作或停放过程中，发生了不应有的提前硫化现象。其表现为在胶料中有较硬的硫化小粒子存在，胶料塑性明显减少。 1．高分子特征： 1分子量很高或分子链很长2数目很大的结构单元通过共价键重复连接而成3结构具有不均一性4大多数高分子分子链有一定柔顺性 2.线性：细长的线/能溶解熔融，易加工成型 支链性：空间中二维增长形成/更以溶解，强度低，易老化 交联型：三维网状大分子/不溶解，能溶胀，不熔融，强度高，弹性好 3.柔顺性比较：1）PE>PP>PS取代基体积，单键内旋转位阻大，柔顺性差2）PP>PVC>PAN 取代基极性大，分子间的相互作用大，分子链内旋转受阻，柔顺性差3）氯丁橡胶〉PP>PVC取代基数目多，非键合原子数目多，阻力大4）BR>NR>SBR取代基体积大（同1） 4.结晶度：指结晶部分用质量或体积表示的百分数 结晶度对高聚物性能的影响：1）力学强度模量增大，韧性抗冲击强度降低2）光学性质透明度降低3）耐热性抗渗透性增强 5.取向方式：1）单轴，取向方向上强度增加，垂直与取向方向上强度降低2）双轴，平面方向上强度增加 6.高分子热运动的特点：1运动单元多重性（键长键角原子链节链段大分子链）2高分子运动的时间依赖性（松弛特性大分子运动需要较长时间）3高分子运动温度依赖性（运动单元松弛特性的温度依赖性） 7、试画出高聚物材料典型的应力-应变曲线，并从分子运动的角度对曲线加以解释，并简单介绍一下其影响因素。 2）原因：a分子链长度不够一个链段长度时运动单位为大分子，所以Tg、Tf重合，M↑分子链解冻需Q↑Tg↑ b M>链段M，运动单元为整个大分子和链段，体现链段运动的高弹态出现。链段大小主要取决于分子链段柔顺性和邻近分子间的相互影响，所以，Tg不变，M↑大分子间相对位移阻力↑，所以Tf↑ 10．影响玻璃化转变温度Tg的因素 1）分子结构的影响：柔性增加，Tg下降
光学高分子材料简述及性能表征
光学高分子材料简述及性能表征 摘要：高分子材料在光学领域得到了广泛的应用，作为大型光学元器件的背投屏幕更是利用先进的高分子材料技术获得了各种优异的性能。简单介绍了背投屏幕的分类、材料和制造工艺，以及光学高分子材料的历史、分类和新的发展，以及主要性能表征。 前言：背投屏幕是背投显示的终端，在很大程度上影响整个光学显示系统的性能。背投屏幕分为背投软质屏幕、背投散射屏幕和背投光学屏幕。背投软质屏幕具备廉价、运输安装方便等优点，但是亮度均匀性比较差、严重的“亮斑效应”、光能利用率低、可视角度小等。分辨率低和对比度低。散射屏幕视角大、增益低、“亮斑效应” 明显。采用不同的工艺制造。有些采用在压克力板材表面进行雾化处理，增加散射。有些应用消眩光玻璃模具复制表面结构，基材内添加光扩散剂及调色剂制造。有些为降低成本直接在透明塑料板材表面粘贴背投软质屏幕制造。现在应用最广泛的就是微结构光学型背投影屏幕。光学型背投影屏幕指的是利用微细光学结构来完成光能 分布、实现屏幕功能的这一类屏幕。主要有FL
型（Fresnel lens-lenticular lenses）、FD型(Frensnel lens-Diffusion cover)、FLD型（Fresnel lens-Lenticular lenses-Diffusion cover）、BS型(Fresnel lens-Lenticular lenses-Black strips)。 微光学结构复制主要采用模压或铸造等复制技术。铸塑又称浇铸，它是参照金属浇铸方法发展而来的。该成型方法是将已准备好的浇铸原料（通常是单体，或经初步聚合或缩聚的浆状聚合物与单体的溶液等）注入一定的模具中，使其发生聚合反应而固化，从而得到与模具型腔相似的制件。这种方法也称为静态铸塑法。静态铸塑技术可用来将电铸镍模具板上的微光学图形转移到塑料表面。铸塑法得到的制件无针眼，无内力应变，无分子取向。重要的是，对于非晶态塑料来说，静态铸塑得到的制件相对于其它工艺一般具有更高的透光率，表现出优越的光学性质。背投光学屏幕属于大尺寸微光学元件，由于体积较大用模压工艺生产存在加工设备复杂、成本高、合格率低的缺点，主要用浇铸工艺来生产。 正文：高分子材料应用于光学领域最早由Arthur Kingston开始，他于1934年取得了注
光子晶体的最新研究进展 （学号：SA12231016 姓名：陈飞虎） 摘要：光子晶体（Photonic Crystal）是在1987年由S.john[1]和E.Yablonovitch[2]分别独立提出，是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构。在这二十多年的发展当中，光子晶体已在光通信技术、材料科学和激光与光电子学等方面都取得了相应的进展。本文阐述了光子晶体在各方面所取得的相应进展，并探讨光子晶体在各个领域的最新研究状况。 关键词：光子晶体研究进展 1 引言 自光子晶体这一概念提出以来，它就成为各个学科领域的科学家们关注的热点。光子晶体(Photonic crystals)材料又称为光子带隙(Photonic band gap,PBG)材料,指介电常数(折射率)周期性变化的材料。电子在固态晶体的周期性势垒下能形成电子带隙,光子晶体的周期性晶格对光的布拉格散射可以形成光子带隙, 频率处在光子带隙中的光被禁止进入光子晶体。若光子晶体中某个地方不满足周期性,即引入了缺陷,禁带中就会出现缺陷态,缺陷态具有很高的光子态密度。采用各种材料,设计不同的光子晶体结构和引入不同的缺陷类型以及缺陷组合,可以制作出功能和特性各异的微纳光子器件。因光子晶体具有光子带隙和光子局域两大优越特点，所以它在发光二极管、多功能传感器、光通讯、光开关、光子晶体激光器等现代高新技术领
域[3-4]有着广泛应用。当前所制备的光子晶体大多不可调，但对于可调制光子晶体的带隙可以调控，电介质的折射率和光子晶体的晶格常数决定了光子带隙的宽度和位置，故改变外部环境，如加电场、磁场、压力或温度等，均能对光子禁带进行调制。因此可调控的光子晶体成为各个应用领域的研究热点和方向。 2 光通信技术方向的研究进展 传统波导利用的是全内反射原理，当波导弯曲较大时，电磁波在其中的传播不再符合全反射原理，以至于弯曲损耗较大。而光子晶体波导采用的是不同方向缺陷模共振匹配原理，因而光子晶体波导不受转角限制，有着极小的弯曲损耗。理论上，当波导弯曲 90°时，传统波导会有 30％的损失，而光子晶体波导的损耗只有 2%[5]。另外，光子晶体波导的尺度可以做得很小，达到波长量级；因此，光子晶体波导不仅在光通信中有着十分重要的应用，在未来大规模光电集成、光子集成中也将具有极其重要的地位。 光子晶体光纤(PCF) 由于它的包层中二维光子晶体结构能够以从前没有的特殊方式控制纤芯中的光波,使其具有诸多优异的光学特性,如无截止单模传输特性、可调节的色散特性、高双折射特性、大模面积和高非线性特性等,因此PCF的研究一直是光通信和光电子领域科学家们关注的热点。目前，世界各国对PCF的研究如火如荼,在PCF的色散、带隙、非线性特性及应用方面均有了长足进展。PCF的
非线性光学晶体的研究现状 摘要 本文论述了近几年的非线性光学晶体的研究现状，重点介绍了非线性光学晶体中的两大类：无机非线性晶体和有机非线性晶体的研究现状。 关键字：非线性光学晶体；无机；有机；现状； 1.引言 1961年, Franken首次发现了水晶激光倍频现象。这一现象的发现,不仅标志着非线性光学的诞生, 而且强有力地促进了非线性光学晶体材料的迅速发展。 随着非线性光学的深入研究和新型材料的不断发展, 使得非线性光学晶体材料在信息通讯、激光二极管、图像处理、光信号处理及光计算等众多领域都具有极为重要的作用和巨大的潜在应用,这些研究与应用对非线性光学晶体又提出了更多更高的物理化学性能要求, 同时许多应用也还在层出不穷地发展中,正是由于非线性光学晶体有着如此广阔的应用前景以及这些应用可能带来的光电子技术领域的重大突破,所以寻找与合成性能优异的新型非线性光学晶体一直是一个非常重要的课题,成为该领域人们关注的热点之一。 2.无机非线性光学晶体 无机非线性光学晶体是人们研究得较早的非线性光学材料, 大致可分为:(1)无机盐类晶体,包括硼酸盐、磷酸盐、碘酸盐、铌酸盐、钛酸盐等盐类晶体;(2)半导体型非线性光学晶体, 如Te、Se、GaAs、ZnSe、CdGeAs2 和CdGe(As1-xP)2等。随着激光科学与技术的不断发展,在频率转换方面,无机非线性光学晶体材料起着越来越重要的作用,下面我简单介绍几种。 (1)Cr : KTP晶体 晶体磷酸钦氧钾(KITOPO4,KTP )是一种具有优良性能的非线性光学晶体,具有非线性光学系数大, 透光波段宽,化学性能稳定,耐高温等特性.现已广泛地被用于激光频率转换领域.近些年来,随着光电子技术的发展,人们对掺杂KTP型晶体进行了多方面的研究,已形成了一系列KTP晶体家族.掺入有价值的稀土离子并使其符合发光要求,可获得激光自倍频晶体.1990年,LinJT首次简单地报道了Cr: KTP晶体实现激光自倍频运转情况. Cr : K T P 晶体的荧光发射波段为8 00-8 50n m, 可望在自倍频后转换成波长为400-425nm的蓝色激光输出.但Cr: K T P晶体对蓝光有较强的吸收, 可采用晶体的定向生长方法来加以弥补.波长800-850nm 的基频光, 远小于KTP晶体的n类位相匹配的截止波长(1000nm左右), 因此, 当Cr :KTP晶体自倍频时, 只能使用I类位相匹配,而I类相匹配的有效非线性光学数相当小.但随着对KTP晶体应用研究的深入,特别是它在光波导领域中的应用,人们已成功地研制出多种新的位相匹配技术,如准位相匹配技术,实现了高效率I类倍频转换,输出波长范围为380-480nm,效率已超过50 % /w·cm2, 这些新的应用技术的发明,为进一步研究Cr:KTP晶体的激光自倍频效应展示出广阔的应用前景。 （2）AgGaS2 和AgGaSe2 晶体 AgGaS2 属于黄铜矿结构的晶体,点群42m。其透过范围从0.53 ～12μm。尽管它是以上提到的所有红外晶体中非线性光学参数最小的,但由于它达到550 nm的超短波透明性, 可用在Nd:YAG激光器泵浦的OPO中以及使用二氧化碳、Ti:蓝宝石、Nd:YAG与IR 染料,波长范围3-12μm的激光器的各种不同混频试验中。它还应用于直接对抗红外系统和CO2激光器的SHG。 AgGaSe2 也属于黄铜矿结构。具有0.73 ～18μm的透过波段范围。它的有效传输范围是0.9 ～16 μm,当使用各种现行常用的激光器泵浦时,其相位匹配范围大的特点使其应用到OPO中具有很大潜力;当使用波长2.05μm的Ho:YLF激光器泵浦时, 波长在 2.5 ～
高分子材料是由相对分子质量比一般有机化合物高得多的高分子化合物为主要成分制成的物质。一般有机化合物的相对分子质量只有几十到几百，高分子化合物是通过小分子单体聚合而成的相对分子质量高达上万甚至上百万的聚合物。巨大的分子质量赋予这类有机高分子以崭新的物理、化学性质：可以压延成膜；可以纺制成纤维；可以挤铸或模压成各种形状的构件；可以产生强大的粘结能力；可以产生巨大的弹性形变；并具有质轻、绝缘、高强、耐热、耐腐蚀、自润滑等许多独特的性能。于是人们将它制成塑料、橡胶、纤维、复合材料、胶粘剂、涂料等一系列性能优异、丰富多彩的制品，使其成为当今工农业生产各部门、科学研究各领域、人类衣食住行各个环节不可缺少、无法替代的材料。 高分子材料的性能是其内部结构和分子运动的具体反映。掌握高分子材料的结构与性能的关系，为正确选择、合理使用高分子材料，改善现有高分子材料的性能，合成具有指定性能的高分子材料提供可靠 的依据。 高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特点。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。 1. 近程结构 (1) 高分子链的组成 高分子是链状结构，高分子链是由单体通过加聚或缩聚反应连接而成的链状分子。高分子链的组成是指构成大分子链的化学成分、结构单元的排列顺序、分子链的几何形状、高聚物分子质量及其分布。 高分子链的化学成份及端基的化学性质对聚合物的性质都有影响。通常主要是指有机高分子化合物，它是由碳-碳主链或由碳与氧、氮或硫等元素形成主链的高聚物，即均链高聚物或杂链高聚物。 高密度聚乙烯(HDPE)结构为－[CH2CH2]n－，是高分子中分子结构最为简单的一种，它的单体是乙烯，重复单元即结构单元为CH2CH2 ，称为链节，n为链节数，亦为聚合度。聚合物为链节相同，集合度不同的混合物，这种现象叫做聚合物分子量的多分散性。 聚合物中高分子链以何种方式相连接对聚合物的性能有比较明显的影响。对于结构完全对称的单体(如乙烯、四氟乙烯)，只有一种连接方式，然而对于CH2=CHX或CH2=CHX2类单体，由于其结构不对称，形成高分子链时可能有三种不同键接方式：头-头连接，尾-尾连接，头-尾连接。如下所示： 头-头(尾-尾)连接为： 头-尾连接为： 这种由于结构单元之间连接方式的不同而产生的异构体称为顺序异构体。一般情况下，自由基或离子型聚合的产物中，以头-尾连接为主。用来作为纤维的高聚物，一般要求分子链中单体单元排列规整，使 聚合物结晶性能较好，强度高，便于抽丝和拉伸。 (2) 高分子链的形态 如果在缩聚过程中有三个或三个以上的官能度的单体存在，或是在加聚过程中有自由基的链转移反应发生，
康尔高分子复合板板材结构及技术特点分析介绍 1、基材是用福人牌中密度板，密度为 710-730 ，达到欧洲环保的 E1 级标准。不含任何有害的易挥发性物质。 2、背面用进口耐污的纯三聚氢氨面材贴面，耐磨且更易清洗。 3、表面用世界先进的 PUR 胶水粘合一层高分子复合材料，胶水特性：目前航天部门指定胶水，永远不脱胶。高分子复合材料特性：是我公司用两年时间反复试验后，开发出的一种 PVC 、 PET 、 Acrylic 等高分子材料的聚合体，在抗黄变、抗冲击、阻燃、耐变形、耐污和耐磨等方面在同类产品上有显著提高，是目前国际上最优质的产品。 4、使用全中国引进的第一条欧洲最先进的贴合设备，有效提高了板材表面的平整度，克服了同类产品表面不平整的缺点。 5、高分子复合材料是在原先 UV 类产品上的改良产品，除拥有原先 UV 产品的特性外，还解决了 UV 类产品常见的色差、起皱等问题，而且颜色更趋于流行时尚。 6、门板封边采用欧式的封边技术，使门板更具完美品质。铝合金封边：简洁、大方、质感分明；同色封边：幽雅、柔和、浑然一体； 高分子复合材料产品与传统类 UV 产品的理化性能对比 PET材料，其化学名称是聚对苯二甲酸乙二酯。分子结构高度对称，具有很好的光学性能和耐侯性，PET做成的各种材料均具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、高环保等优点。因此，被广泛应用在各类食品、药品、无毒无菌的包装材料，包装瓶，电子电器，汽车配件等方面。 PET板材是目前最为环保的橱柜、衣柜门板用材料之一，其性能解析如下： 一、材料解析：
PET材料因其高环保性、无毒、达到食品级（PET材料具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、高环保等优点。被广泛应用在各类食品、药品、无毒无菌的包装材料：像保鲜膜、饮料瓶、食用油包装瓶均是由PET材料做成）而广泛受到国内外装饰业界的关注，这也是PET 材料的最大卖点，因为现在的消费者越来越关注环保，也愿意为这类产品多花价钱买单。现在国内知名品牌像海尔高端F0橱柜(即海尔零甲醛橱柜门板全面选用PET)、柯乐芙、东方邦太等厂家的PET产品也已全面上市。 二、面材构成： 表层材料由两层构成，上层采用PET材料（表面透明部分），下层为PVC颜色膜材料。采用当今世界耐磨、耐污的美国杜邦化工原料进口添加剂，使用当今流行的德国真空覆膜技术制作而成，具有耐磨、耐压、耐高温、抗腐蚀、耐老化等特点；基材为经过国家环保认证的高环保型E0/E1级优质中密度纤维板。 PE T复合材料具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、高环保达到食品级等优点。因此，被广泛应用在各类食品、药品、无毒无菌的包装材料：像保鲜膜、饮料瓶、食用油包装瓶均是由PE T材料做成）现在国内很多知名品牌像海尔高端F0橱柜(即海尔零甲醛橱柜门板全面选用PE T)、柯乐芙、科宝等厂家的PE T产品已全面上市。 产品优势：
光子晶体及光子晶体光纤的研究现状与发展趋势 摘要：光子晶体光纤（PCF）由于具有传统光纤无法比拟的奇异特性，吸引了学术界和产业界的广泛关注，在短短的十年内PCF的研究取得了很大的进展。本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其理论研究方法，介绍了PCF的发展以及最新成果。 关键词：光子晶体光子晶体光纤光子晶体光纤激光器 1、前言 光子晶体光纤（photoniccrystalfiber，PCF），又称多孔光纤或微结构光纤，以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题。这类光纤是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。独特的波导结构，灵活的制作方法，使得PCF与常规光纤相比具有许多奇异的特性，有效地扩展和增加了光纤的应用领域[1]。在光纤激光器这一领域内，PCF经专门设计可具有大模面积且保持无限单模的特性，有效地克服了常规光纤的设计缺陷。以这种具有新颖波导结构和特性的光纤作为有源掺杂的载体，并把双包层概念引入到光子晶体光纤中，将使光纤激光器的某些性能有显著改善。近年来，国内外的很多大学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤激光器的研究工作[2]。目前，国外输出功率达到几百瓦的光子晶体光纤激光器已有报道。本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其理论研究方法，介绍了PCF的发展以及最新成果。 2、光子晶体光纤的导光原理 按导光机理来说，PCF可以分为两类：折射率导光机理和光子能隙导光机理。 2.1折射率导光机理 周期性缺陷的纤芯折射率（石英玻璃）和周期性包层折射率（空气）之间有一定差别，从而使光能够在纤芯中传播，这种结构的PCF导光机理依然是全内反射，但与常规G.652光纤有所不同，由于包层包含空气，所以这种机理称为改进的全内反射，这是因为空芯PCF 中的小孔尺寸比传导光的波长还小的缘故[3]。 2.2光子能隙导光机理 理论上求解光波在光子晶体中的本征方程即可导出实芯和空芯PCF的传导条件，即光子能隙导光理论。如图2所示，光纤中心为空芯，虽然空芯折射率比包层石英玻璃低，但仍能保证光不折射出去，这是因为包层中的小孔点阵构成光子晶体。当小孔间距和小孔直径满足一定条件时，其光子能隙范围内就能阻止相应光传播，光被限制在中心空芯之内传输。最近有研究表明，这种PCF可传输99%以上的光能，而空间光衰减极低，光纤衰减只有标准光纤的1/2～1/4[4]。 空芯PCF光子能隙传光机理具体解释为：在空芯PCF中形成周期性的缺陷是空气，传光
光子晶体的制备及应用 王文瀚12S011029 1 引言 光子晶体(Photonic Crystals, PCs)是一种人工周期介质结构，由不同折射率材料周期性地交替排列而成，这种周期介质结构最早由Bykov于1972年提出。1987年，Yablonovitch和John分别在研究抑制原子的自发辐射和光子的局域化问题中也各自独立地提出了这种结构，并在后来的研究中将其命名为光子晶体。 实际上，在自然界中就存在着光子晶体结构，如蛋白石、孔雀羽毛、蝴蝶翅膀上的鳞状覆盖物、以及澳洲海老鼠的毛发。蝴蝶翅膀上的鳞状覆盖物是一种周期性结构。这种周期性结构可以限制光在其中的传输，让某些波长的光通过，而让另一些波长的光完全被反射。正因为如此，才形成了蝴蝶翅膀表面绚烂的花纹和色彩。这种周期性结构与Yablonovitch和John提出的光子晶体概念是相吻合的。 当然，自然界中这样的例子只是少数，目前更多的光子晶体是由人工加工制作而成。1990 年，Ho和Chan等人第一次从理论上论证了三维金刚石结构具有完全光子禁带。1991 年，Yablonovitch团队通过从一定角度对半导体介质进行钻孔，首次成功制作了具有完全禁带的三维金刚石结构光子晶体，禁带频率范围为13GHz~15GHz。[1] 2 光子晶体原理 最简单的的光子晶体是由A、B两种材料在一个方向上周期交替排列形成，这种结构叫一维光子晶体，如图1(a)所示。A、B交替的空间周期a叫做光子晶体的晶格常数，这与由原子构成的普通晶体中的晶格常数相对应。普通晶体的晶格常数通常都在埃的数量级，而光子晶体的晶格常数则通常与工作波段的电磁波波长在同一个数量级。比如，在可见光波段，一般为1μm量级或更小，而在微波段，则一般为1cm 左右。根据光子晶体中介质周期分布的维数，可以把光子晶体分为一维、二维和三维光子晶体，分别如图 1 (a)、(b)、(c)所示。 (a) 一维光子晶体结构(b) 二维光子晶体结构(c) 三维光子晶体结构 图1 光子晶体结构示意图