北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
随着光子材料和光子器件在可穿戴技术、智慧医疗、仿生机器人等新兴应用领域的不断拓展，研制具有优异机械柔韧性、生物相容性甚至生物可降解性的光子器件日益重要。为同时实现优异的光学性能和生物力学性能，柔性光子器件从材料合成、结构设计、功能实现到工艺制备等诸多方面亟需探索。其中，有机聚合物因其质地轻柔、生物相容性好、合成可控、结构功能易于改性等优势，被认为是制备柔性光子器件最具竞争力的材料之一。一系列新型的功能性有机光子器件，如光波导、衍射光栅、光子晶体等被相继被报道。本文综述了近年来柔性有机聚合物光子器件的研究进展，总结和分析了现有技术、方法和应用，并对未来的挑战和前景进行了讨论和展望。
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316002
1 南京理工大学材料科学与工程学院 新型显示材料与器件工信部重点实验室， 江苏 南京 210094
2 北京化工大学化学工程学院 有机⁃无机复合材料国家重点实验室， 北京 100029
3 电磁环境效应与光电工程国家级重点实验室， 江苏 南京 210094
卤化物钙钛矿（ABX3）量子点及其发光器件具有色纯度高、外量子效率高以及在可见光范围内可调等特点，近年来在照明、显示等领域中展现出巨大潜力。然而，钙钛矿量子点发光二极管（PeQLEDs）的稳定性正成为制约其商业应用的最大障碍，除了钙钛矿发光层本身的稳定性问题之外，传输层的水氧稳定性问题也不可忽略。为了解决这一发展过程中的难题，我们提出了基于氮唑类单体构筑共价有机聚合物材料（COP‐N）替代传统的PEDOT∶PSS作为空穴注入层材料的新型PeQLEDs。我们发现COP‐N具有本征的水氧稳定性，且与PVK之间的空穴注入势垒更小。这些特性使得基于COP?N的PeQLED 在取得比PEDOT∶PSS更好发光效率的同时实现了近2倍的稳定性提升。我们认为，这种共价有机聚合物有望成为新型的空穴注入材料，实现高效稳定的钙钛矿电致发光，促进钙钛矿发光器件的发展。
共价有机聚合物 空穴注入层 钙钛矿量子点 发光二极管 covalent organic polymers hole injection layer perovskite quantum dots light-emitting diodes
国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室, 长沙 410073
有机聚合物衍生陶瓷技术具有聚合物分子可设计性强、成型容易和制备温度低等优点, 已经成为陶瓷及其复合材料的主要制备技术之一。裂解是陶瓷先驱体实现从有机到无机转化的关键步骤, 对目标陶瓷的组成、结构和性能有着决定性的影响。在陶瓷先驱体中添加过渡金属进行催化裂解, 可以改变其裂解行为, 进而调控和拓展裂解产物的结构和性能。本文从不同过渡金属对陶瓷先驱体的催化裂解作用入手, 总结了陶瓷先驱体催化裂解的研究现状, 探讨了催化机理, 并就后续深化研究与应用提出了发展建议。
裂解 催化 过渡金属 陶瓷先驱体 有机聚合物衍生陶瓷 聚硅氮烷 硅氧烷 磁学性能 pyrolysis catalysis transition metal preceramic polymer polymer-derived ceramics polysilazane siloxane magnetic property
1 西南石油大学 机电工程学院 石油天然气装备教育部重点实验室, 成都 610500
2 电子科技大学 光电信息学院 光电传感与信息处理重点实验室, 成都 610054
提出了一种有机聚合物敏感结合光波相位检测的光纤气体传感方法并进行了实验验证.利用不同浓度酸性气体作用下, 有机聚合物其折射率将发生改变的特性, 在光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)腔中填充有机聚合物薄膜, 通过分析光纤F-P腔输出的光谱特性, 实现对酸性气体浓度高精度测量.实验结果表明, 有机聚合物的折射率随被测气体浓度的增加而减小, 传感器的系统灵敏度为(0.726~1.006)×10－2 cm/%VOL, 相位灵敏度为1.276×10－2 rad/%VOL, 浓度分辨率为0.783 ppm, 可应用于石油化工领域二氧化碳、硫化氢等酸性气体的高精度测量.
气体传感器 F-P腔 酸性气体 有机聚合物 光纤传感 Gas sensor Fabry-Perot cavity Acid gas Mixed organic polymer Optical fiber sensing
北京交通大学 全光网与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
将相移光纤光栅(PSFBG)有机聚合物相结合, 利用相移光纤光栅的窄带透射峰特性, 设计了一种D型结构的全光纤电光调制器, 并对其进行理论分析。主要研究了聚合物到纤芯中心的距离、聚合物厚度以及聚合物折射率对相移光纤光栅中心波长漂移量的影响, 分析了高频调制电压下相移光纤光栅的传输谱的变化。研究结果表明, 通过选择合适参数, 当聚合物折射率变化为10-4时, 中心波长漂移量可以达到10-2 nm; 同时, 高频电压调制下, 相移光纤光栅传输谱的形状以及中心波长还会受光栅长度和调制频率的影响。
电光调制器 有机聚合物 相移光纤光栅 中心波长漂移 electro-optic modulator organic polymer phase-shifted fiber Bragg grating (PSFBG) center wavelength-shifted (Δλ)
以有机聚合物非对称脊波导为研究对象, 采用有效折射率法, 系统地分析了不同脊宽、芯层高度和芯层平板短边宽度条件下, 非对称脊形波导有效折射率与脊高的变化规律, 并与对称脊波导进行比较。研究表明：两种脊波导结构具有相同的特性, 即在芯层高度一定时, 有效折射率随脊高、脊宽的增加而增加；在脊宽一定时, 有效折射率随芯层高度的增加而增加。而非对称脊波导在其他条件一定时, 有效折射率随短边芯层宽度的减小而减小。该结果对有机聚合物非对称脊波导的应用具有一定的参考价值。
有机聚合物 非对称脊波导 有效折射率 结构参数 短边芯层宽度 organic polymer asymmetric ridge waveguide effective index structural parameter the short side width of the core plate
电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
以缩短马赫曾德尔(M-Z)电光调制器分支波导为目的，将有机聚合物非对称结构的脊波导应用于S弯波导中。采用半矢量有限差分光束传输分析法，系统地分析了不同参数下采用非对称脊波导的三种常见弯波导，即正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导的TM00光场传输损耗，并与采用对称脊波导的结构相比较。研究表明，在芯层厚度h=1.5 μm、脊高为0.3 μm、脊宽w=4 μm、分支高度G=11 μm的情况下，当脊波导短边芯层平板宽度s≥2 μm时，在相同传输损耗条件下，正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导长度分别可减少40%、30%和25%，该结果对有机聚合物M-Z调制器中分支波导的设计具有一定的参考价值。
集成光学 导波光学 有机聚合物 非对称脊波导 弯波导 半矢量有限差分束传输法 光学学报
2012, 32(10): 1013001
以有机聚合物脊波导为研究对象，采用半矢量有限差分光束传输法，系统地分析了不同脊高、脊宽和芯层厚度条件下对称脊波导的偏振特性，并在此基础上分析了非对称脊波导的偏振特性，研究了平板芯层短边宽度对偏振特性的影响。结果表明：非对称脊波导结构的引入对偏振特性影响较小，其双折射随平板芯层短边宽度的减小而减小。当脊高为1.3 μm、平板芯层短边宽度为2.0 μm时，非对称脊波导双折射能控制在可接受范围。
有机聚合物 非对称脊波导 偏振特性 半矢量有限差分光束传输法 organic polymer asymmetric ridge waveguide polarization characteristic semi-vector finite-difference beam propagation met
电子科技大学光电信息学院， 四川 成都 610054
以有机聚合物非对称脊波导为研究对象，采用半矢量有限差分光束传输法(FD-BPM)，系统地分析了不同脊高、脊宽和芯层平板短侧宽度条件下非对称脊形波导的基模截止和单模条件。得出：在芯层高度一定的情况下，基模截止区域和单模区域均随脊高或脊宽的缩小而增大，单模区域随脊形波导芯层平板短侧宽度s的减小而减小；其尺寸以选择芯层厚度h≥1.5 μm，脊高(H-h)≤0.4 μm，脊宽4 μm≤w≤8 μm，芯层平板短侧宽度s=2 μm较佳。研究表明，非对称脊波导单模条件区域仍能满足实际应用要求。
导波光学 有机聚合物 非对称脊形波导 单模条件 截止条件 半矢量有限差分光束传输法
电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
分束器是光纤通信系统中光无源网络和光子集成回路的重要器件。1×2 MMI(multimode interferences)电光有机聚合物分束器是利用自成像效应设计的。分析了1×2 MMI的工作原理。利用有效折射率方法(effective index method, EIM) 计算出1×2 MMI三维多模脊形波导的有效折射率分布。利用自成像效应的成像规律计算出成像位置并用导模传输分析法(guided-mode propagation analysis, MPA)对输出波导的光强进行模拟。分析表明: 在波长为1.55μm的情况下，1×2 MMI的输出波导的光强在未加电极时可以实现预定分束比输出; 加上电极之后，由于电光效应可调控有机聚合物波导折射率的改变，利用有限差分光束传播法模拟输出波导的分束比可在7.6dB范围内可调。
电光有机聚合物 分束器 有效折射率法 导模传输分析法 分束比 electro-optic organic polymer power splitter effective index method guided mode propagation analysis power splitting ratio
