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光波导是集成光学的基本单元,同时也是全光网络传输的基础。光波导在现代光通讯领域中具有十分重要的用途。有机聚合物具有介电常数小、电光和热光系数大、热损耗小、易于加工等优点,目前已经成为制作集成光波导器件很有前景的材料之一。近年来人们开始广泛关注并开展有机聚合物光波导材料的开发和研究。
本文分别以6FDA+6FHP、PMDA+6FHP、双酚A二酐+6FHP为单体制备了两单体含氟聚酰亚胺FPI-a、FPI-b和FPI-c。含氟量最高的FPI-a具有较高的热稳定性,其玻璃化转变温度最高可达234℃,在1550nm处具有最低的吸光度。
1.将二胺单体6FFIP、二酐单体6FDA和双酚A二酐、双酚A二胺缩聚制备了新型三单体共聚型含氟聚酰亚胺FAPI,用红外光谱、凝胶色谱、差热热重仪、棱镜耦合仪、万能力学机等对FAPI的光学和力学等性能进行了表征。结果表明:三单体共聚型FAPI的重均分子量Mw高达19743.2,分散度最低可达到1.2735;共聚物具有高热稳定性,其玻璃化转变温度最高可达227℃,在光通讯波段1550nm处的传输损耗最低达到0.325dB/cm;柔韧性好,其断裂伸长率最高达152.5%,机械强度最高达127.980MPa,与二单体含氟聚酰亚胺FPI相比,FAPI的力学性能显著提高,成膜性能好,可维持较低的传输损耗,综合性能优异。FPI-a和FAPI-c的老化结果表明:人工加速老化后,材料的表面形态基本不变,其拉伸强度保留率均大于80%,三单体含氟聚酰亚胺FAPI-c的抗老化性能优于两单体含氟聚酰亚胺FPI-a。
2.合成了用嘧啶环代替苯环的苯并噻唑-嘧啶类新型偶氮生色分子a和b。生色分子a和b具有良好的光学透明性、热稳定性、高二阶极化率。利用苯并噻唑-嘧啶类新型生色分子、具有两个活泼-NCO基团的MDI和均苯四甲酸酐(PMDA)进行缩聚反应,得到了具有较好的热、光学性能的聚氨酯酰亚胺(PUI),PUI的玻璃化温度为229℃。25℃下1550nm处的折射率为2.004,传输损耗值为0.85dB/cm。PUI兼具聚酰亚胺的机械强度和聚氨酯的柔韧性,柔韧性较三单体FAPI好,具有良好的加工性能。
3.考察了波导器件的制作工艺,以PC作为聚合物材料,经过成膜、光刻、蚀刻等工艺制得平面条形波导和Y型波导。