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Abstract
School of Physics, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
The heterogeneous integration of silicon thin film and lithium niobate (LN) thin film combines both the advantages of the excellent electronics properties and mature micro-processing technology of Si and the excellent optical properties of LN, comprising a potentially promising material platform for photonic integrated circuits. Based on ion-implantation and wafer-bonding technologies, a 3 inch wafer-scale hybrid mono-crystalline Si/LN thin film was fabricated. A high-resolution transmission electron microscope was used to investigate the crystal-lattice arrangement of each layer and the interfaces. Only the H-atom-concentration distribution was investigated using secondary-ion mass spectroscopy. High-resolution X-ray-diffraction scanning was used to study the lattice properties of the Si/LN thin films. Raman measurements were performed to investigate the bulk Si and the Si thin films. Si strip-loaded straight waveguides were fabricated, and the optical propagation loss of a 5-μm-width waveguide was 6 dB/cm for the quasi-TE mode at 1550 nm. The characterization results provide useful information regarding this hybrid material.
Si thin film lithium niobate thin film hybrid material integrated optics Chinese Optics Letters
2021, 19(6): 060017
稀土有机配合物具有优异的发光性能，但其内在缺陷如较低的稳定性和较差的加工性等则限制了它们的实际应用。离子液体稳定性和溶解性能均较好，将稀土配合物和离子液体结合可以有效地弥补上述不足，同时可以赋予材料更多奇特和优异的性能，从而增强它们的实用性。本文主要介绍了一些典型的含离子液体和稀土配合物的发光材料体系，阐明了离子液体在这些体系中的地位及作用，并对这类材料未来的应用及发展前景作了展望。
稀土 离子液体 杂化材料 天线效应 荧光 lanthanide ionic liquids hybrid material antenna effect luminescence
吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林省光通信用聚合物波导器件工程实验室, 吉林 长春 130012
提出并设计了650 nm波段的全复合材料倒脊型马赫曾德尔热光开关，优化了该热光开关的主要参数，并利用COMSOL和Rsoft软件对器件传输效果进行了理论模拟。该有机无机复合材料为实验室自主合成。由于材料主体为Si-O-Ti刚性无机骨架，热稳定性效果得到提高，并具有较高的热光系数。改变材料中Ti的含量以改变材料的折射率，制得两种不同折射率的该材料，分别作为芯和包层。该材料具有好的成膜特性和可加工性，制作工艺简单。该器件损耗低，并且具有潜在的传感应用。对制作的热光开关进行了测试，得到了良好的近场输出光斑，插入损耗6.5 dB，传输损耗0.85 dB/cm，上升时间为190 μs，下降时间为350 μs，消光比8.5 dB。该热光开关在塑料光纤传输系统中具有广阔的应用前景。
光学器件 可见光信号 有机无机复合材料 倒脊型光波导 热光开关
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区，长春 130012
利用溶胶-凝胶技术自主合成了一种具有优良光学特性和高热稳定性的有机/无机复合芯层材料.这种功能材料的分子中含有有机柔性侧链，可形成环氧交联.与无机SiO2-TiO2体系相比，具有较高的热光系数（量级为10－4/K），以及更好的成膜性和可加工性.通过与实验室自行配制的P(MMA-GMA)包层材料相匹配，设计制备了基于这种有机/无机复合功能材料的倒脊型波导马赫-曾德尔型热光开关.器件的波导与热电极性能良好.插入损耗为10 dB，驱动功率15 mW，开关时间小于1 ms，消光比15 dB.
有机/无机复合功能材料 聚合物 倒脊型波导 热光开关 Organic-inorganic hybrid material Polymer Embedded waveguide Thermo-optic switch
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区，长春130012
相对于普通的有机/无机杂化材料，侧链键合型有机/无机杂化材料能提高生色团的掺杂浓度，避免出现结晶、相分离等现象，同时生色团极化有序性的弛豫因生色团运动受阻而降低，具有较高的热稳定性.本文采用溶胶凝胶法合成了一种性能优良、稳定的侧链键合型有机/无机杂化材料，并将这种材料应用于电光调制器的电光层，利用传统的半导体工艺，采用加载条形波导结构，成功制备了马赫-曾德尔(Mach-Zehnder，M-Z)型电光调制器.测试得到电光调制器在1 550 nm波长下10 kHz的响应信号，为键合型杂化材料应用于光电器件的进一步研究打下了基础.
有机/无机杂化材料 聚合物 加载条形 电光调制器 Bonded organic-inorganic hybrid material Polymer Strip-loaded waveguide Electro-optic modulator
1 吉林大学 a.电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区
2 吉林大学 b.化学学院， 长春 130012
利用溶胶-凝胶法制备了硅烷偶联剂KH560修饰的有机/无机杂化电光材料，分析了KH560的水解缩合的反应机理.对制备好的电光薄膜进行了表面形貌、折射率和电光特性的表征，并用反射法测量得出了该材料的电光系数为3.5pm/V.针对这种材料柔韧的特性，设计了上加载条形电光波导，并利用Opti-BPM软件模拟了二维和三维光场.摸索了其制备的加工工艺，制备了该结构的光波导，最后得到了这种波导的近场输出.
溶胶—凝胶法 有机/无机杂化材料 电光效应 加载条形光波导 Sol-Gel method Organic/inorganic hybrid material Electro-optic effect Strip-loaded waveguide
吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 长春 130012
设计并制作了一种聚合物2×2定向耦合型电光开关.针对溶胶-凝胶法合成的有机/无机杂化电光材料膜厚较薄的情况，采用一种加载条形波导结构，利用掺有环氧丙脂的聚甲基丙烯酸甲脂-甲基丙烯酸缩水甘油脂作为引导层，在电光薄膜上构成定向耦合器，通过紫外光刻、反应离子刻蚀、电晕极化等工艺，制备了聚合物定向耦合型电光开关，并采用共面波导行波电极以电推挽方式工作.经测试，其器件损耗约为16 dB，开关电压9 V.
聚合物 电光开关 定向耦合 有机/无机杂化 Polymer Directional coupling Electro-optic switches Hybrid material
采用溶胶凝胶法合成ZrO2-SiO2有机无机复合光波导材料,通过改变其中ZrO2的含量来调节材料的折射率,使材料分别适用于平面光波导的导光层(ng≈1.497)和衬底层、包层(nb=nc≈1.479)。采用旋转涂膜工艺和相应的热处理,在单晶硅基片上制备衬底层、导光层和包层等薄膜,其中导光层介质因具有感光性而可通过紫外光刻来制备光路图案。所得有机无机复合ZrO2-SiO2板型平面光波导(衬底层+导光层),用棱镜耦合截断法测试其光损耗在632.8 nm波长处约为0.8 dB/cm。对板型平面波导的导光层薄膜进行紫外光刻和异丙醇淋洗,制备出脊状光波导通道,在覆盖包层后,即获得埋层沟道式平面光波导。采用端耦合截断法测试了埋层沟道式平面光波导的光损耗(小于0.1dB/cm),并观察了其近场图像以及导光材料在近红外窗口的吸收光谱。
平面光波导 有机无机复合材料 溶胶凝胶 感光材料
