1、毕业设计开题报告通信工程用于平面光波导的GE20SB15SE65薄膜光敏机理研究一、选题的背景与意义硫系玻璃是指以元素周期表A族元素S，SE，TE为主并引入一定量的其他元素所形成的玻璃。而硫系薄膜是以硫系玻璃为靶材制备的，自20世纪50年代发现了它的半导体性质以来，硫系薄膜一直是非氧化物材料领域中的研究重点。相对氧化物材料而言，硫系薄膜有较大的质量和较弱的键强；硫族元素的价电子为S2P4，两个P电子可以与同类原子或其他种类的原子形成共价键，另外两个P电子为孤对电子，使硫系薄膜具有特殊的电子组态；硫系薄膜的禁带宽度一般为13EV，比氧化物玻璃10EV窄。由于上述这些特性，对硫系薄膜作为红外光学材
2、料、光电子材料、半导体材料的研究引起了广泛重视和兴趣。光子代替电子作为信息的载体是历史发展的必然趋势，虽然以光纤通信为代表的光子技术在传输领域获得了蓬勃的发展，获得了TBIT/S的传输速率，但是光信息处理的核心部分依然依赖着微电子技术。光电信号转换能力的滞后和电子线路速度的限制，成了制约信息传输容量的瓶颈。因此，开发新型光器件以推动全光网络的发展已成了人们的共识。光器件的开发关键在于新材料和新技术的运用，硫系薄膜做为光器件的基质材料最重要的就是2个原因，1）非线性高，2）具有独特的光敏性。利用光致折射率变化的性质可以激光直写光波导，制备表面光栅、集成布拉格光栅和二维光子晶体等集成光学器件。硫系
3、薄膜可以表现出光致现象，包括几种类型光结晶，光聚合，光降解，光收缩，光蒸发，照片金属溶解和光致局部原子结构的变化。硫系薄膜表现出强烈的光诱导性能由于其固有的结构灵活的属性。这通常是因为双氧族元素原子的共价键合拥有的非约束性的孤对电子在光照条件下可以改变共价键数。这些光诱导性能的结果已经被应用到包括波导和表面光栅等许多成分的构成上面。在硫系薄膜波导中利用它们的光敏性记录高质量光栅的能力为光子器件这些材料提供了另一个优点。田中等人使用希尔光栅几何首次证明了这个观点。在这之后，布拉格光栅的一部分创作科技已经被使用到平面波导。在长，短周期布拉格光栅的成功表明，更多的复合光栅可被描述为光导。通过硫系有很
4、大的折射率变化可以获得很好的受益的这样的一个光栅，是一个采样布拉格光栅。这些为硫系薄膜提供了大指数变动的梳状透射谱，可以扩展其可用带宽。采样布拉格光栅为WDM的片上信号处理打开了一个新平台，提供了有更大的带宽响应的小集成设备。总而言之，利用硫系薄膜的光敏机理可以对研制新型的的光学元器件起到巨大的推动作用，对满足我国信息产业现代化、国民经济建设和社会发展对新材料的需求具有重要的意义和实用价值。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容（1）、掌握高纯硫系薄膜制备工艺参数的规律；（2）、搭建合适的激光辐射实验平台，对薄膜进行激光处理；（3）、测试样品在辐射前后的结构变化，得出激光辐射功率和
5、辐射时间对薄膜结构变化的影响拟解决的主要问题（1）、在薄膜的制备过程中，由于杂质的影响和工艺方面的问题，使得我们通常情况下制备的薄膜的光学均匀性不高，很难达到所需的要求，对硫系薄膜光敏机理的研究有很大的影响。因此如何改进熔制工艺，提高块状薄膜的光学均匀性是一个急需解决的课题。（2）、在用激光照射玻璃的过程中，可能不同的因素会引起玻璃光谱的变化不同，所以在试验的过程中要考虑到对玻璃光谱产生影响的各种因素，并进行测试。（3）、最后测试被激光照射过的玻璃时，要耐心的找到最合适的光斑。它是导致实验数据的精确与正确度的关键。三、研究的方法与技术路线（1）薄膜的制备，采用中科院沈阳科学仪器研制中心生产的热
6、蒸发镀膜系统，在压强为66104PA的真空环境中，采用100A的蒸发电流，蒸发时间为15MIN，制备GE20SB15SE65薄膜，蒸镀结束后，进行退火处理，极高薄膜的性能。（2）搭建试验，用钛宝石激光器发射出800NM的光波，经过平面镜的反射后通过凸透镜聚焦于一点，照射在制备好的玻璃或者薄膜上。原理如下（3）用显微拉曼光谱仪测试被照射过的点的玻璃结构有什么变化，通过数据统计软件来模拟结构发生变化后的曲线，与没发生变化之前的曲线做对比，并用理论公式计算光敏机理，从而得出实验结论。四、研究的总体安排与进度20101123201012月末查阅相关文献资料，制定详细的计划安排，撰写开题报告、文献综述和
7、进行开题答辩；201011月初20101月中硫系薄膜样本的制备；20112月中20112月底搭建试验对薄膜进行激光处理；20113月初20113月底用显微拉曼光谱仪对被激光处理过的薄膜进行测试，观察被激光照射过的点的光谱与没被照射过的点的光谱的差别；20114月初20115月中撰写毕业设计论文、修改及答辩。五、主要参考文献1林常规，陶海征，赵修建GES二元体系硫系玻璃的微结构及光学性能研究D2008,55122程继健ASGESESN系统透红外微晶玻璃的性质与结构N华东化工学院学报1982,39143周学东，林常规，陶海征等70GES215GA2S315AG2S硫系微晶玻璃的制备及其光学、物理性
8、能N材料科学与工程学报总第117期，2009,271144王学峰，赵修建，余家国GES2GA2S3CDS硫系玻璃体系的制备、结构和性能研究D2004,58505龚跃球，赵修建硫系玻璃及其薄膜的二阶光学非线性研究D2002,51306刘启明，干福熹硫系非晶半导体薄膜的光致性能变化的研究D20026367赖发春，翟燕，詹仁辉等退火对TIO2和TA2O5光学薄膜的结构和光学性质的影响N福建师范大学学报（自然科学版）VOL22NO1，JAN，2006,221148用于光子芯片的硫系玻璃薄膜制备与光敏机理研究国家N自然科学基金申请书2010版149TIRTHASOMBASUDEBKARMAKARSURF
9、ACEPLASMONRESONANCEANDENHANCEDFLUORESCENCEAPPLICATIONOFSINGLESTEPSYNTHESIZEDELLIPTICALNANOGOLDEMBEDDEDANTIMONYGLASSDICHROICNANOCOMPOSITESJSPRINGERSCIENCEBUSINESSMEDIA,LLC20102010,2,25,2010521010TIRTHASOMANDBASUDEBKARMAKARENHANCEMENTOFER3UPCONVERTEDLUMINESCENCEINER3AUANTIMONYGLASSDICHROICNANOCOMPOSIT
10、ESCONTAININGHEXAGONALAUNANOPARTICLESJVOL26,NO12/DECEMBER2009/JOPTSOCAMBB211711GANGCHEN,HIMANSHUJAIN,MIROSLAVVLCEKANDASHTOSHGANJOOPHOTOINDUCEDVOLUMECHANGEINARSENICCHALCOGENIDESBYBANDGAPLIGHTJPHYSICALREVIEWB74,17420320061912LAURENTCALVEZ,ZHIYONGYANG,ANDPIERRELUCASLIGHTINDUCEDMATRIXSOFTENINGOFGEASSENETWORKGLASSESJWEEKENDING,24OCTOBER2008,17740220081413VAHIDGTAEED1,NEILJBAKER1,LIBINFU1,KLAUSFINSTERBUSCH1,MICHAELRELAMONT1,DAVIDJMOSS1,HONGCNGUYEN1,BENJAMINJEGGLETON1,DUKYONGCHOI2,STEVENMADDEN2,ANDBARRYLUTHERDAVIES2ULTRAFASTALLOPTICALCHALCOGENIDEGLASSPHOTONICCIRCUITSJ200749
