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1、学校代码：10406分类号：TN305学号：130085202004南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）聚合物光栅的制作及衍射性质分析硕士研究生：况国文导师：高益庆教授李凤讲师申请学位级别：硕士学科、专业：光学工程所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：南昌航空大学ResearchesonthefabricationanddiffractionpropertiesofpolymergratingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnOpticsEngineeringbyGuoWenKuangUndertheS
2、upervisionofProf.YiqingGaoSchoolOfTestandOptoelectronicEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2016摘要光栅是光学研究中一种常见的光学元件，在光学测量、光信息处理、光学传感、光通信、光互连等领域中已被广泛使用。由于受到环境的温度、湿度及电磁等外界因素的影响，在工作过程中光栅结构容易发生变化，性能会有不稳定甚至降低的表现。为了使光栅元件或包含有光栅元件的器件对环境有更强的适应性，扩展其应用范围，提高其工作性能，且聚合物材料具有热、电光耦合系数高，介电常数低，质量
3、轻，制作工艺简单等诸多方面的优点，聚合物光栅已经成为研究热点。本课题基于数字掩模光刻系统，使用聚合物光学材料，分别制作出了聚合物SU-8平面二元相位光栅和聚合物PDMS柔性矩形光栅。这两种光栅在衍射过程中将会表现出不同的衍射性质，本文分别从理论和实验两方面对这两种聚合物光栅的衍射性质进行了分析，得到不同结构的聚合物光栅的在不同条件下所表现出的衍射性质。本文首先介绍了衍射光栅的结构和性质，对衍射光栅的应用进行了概述，描述了亚波长光栅在工作过程的共振异常现象，并讨论了衍射光栅制作技术的国内外研究进展。接着，将光敏聚合物折射率随着曝光剂量改变的特点与数字掩模光学系统能灵活调节曝光剂量的优点结合，
4、本文提出了折射率调制的聚合物平面二元相位光栅结构，并基于标量衍射理论和角谱理论，从理论上研究了聚合物平面二元相位光栅在的衍射效率。并使用严格耦合波理论分析了单层及双层亚波长聚合物光栅的导模共振特性。最后，基于数字光刻技术分别制作出了聚合物SU-8平面二元相位光栅以及光刻胶矩形光栅。以及基于软膜复制技术在光刻胶矩形光栅上复制出了PDMS可调谐矩形光栅。通过搭建衍射光路装置，对已制作出的聚合物光栅进行衍射实验，利用装置从实验上探究几种不同周期及不同结构的聚合物光栅的衍射效果。关键词：微光学元件聚合物光栅数字光刻技术衍射特性IAbstractGratingisakindofopticalelem
5、entofopticalresearch,whichisimportantandhasbeenwidelyusedinopticalmeasurement,opticalinformationprocessing,opticalsensing,opticalcommunication,opticalinterconnection,andotherfields.Duetotheeffectsofexternalenvironment,suchastemperature,humidityandelectromagneticandsoon,thegratingstructurewillbecha
6、ngedeasily,andit’sperformancewillbeunstableandevenreducedinthework.Ontheonehand,inordertomakethegratingelementorthedevicesofcontainingagratingelementhavestrongeradaptabilitytotheenvironment,expanditsapplicationscopeandimprovetheirworkperformance,andontheotherhand,duetopolymermaterialshavinghighhea
7、t-electriccouplingcoefficient,lowdielectricconstant,smallquality,moresimpleproductionprocess,lowcost,easysynthesisandmodification,andotheradvantages,polymergratinghasbecomeahotresearchtopic.Inthispaper,polymeropt
