[发明专利]基于PVDF三元共聚物的可调谐光学滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及光电子薄膜器件技术领域，尤其涉及一种基于PVDF三元共聚物的可调谐光学滤波器。

背景技术

为满足现代光通讯、光信息处理等应用领域的需要，光电子器件正朝着小型化、集成化的方向发展。国外几家公司已经推出了基于液晶电光效应的可调谐滤波器，但由于响应速度慢、温度依赖性强和本身流动的液晶介质状态，使其光谱调谐范围窄，实际应用十分有限。而无机材料铌酸锂因其电光效应很小，达不到实际应用的要求。

聚合物材料是继无机材料和有机小分子之后，被开发应用于光电领域的新兴材料，具有响应速度快、透过波段宽、制备简单、成本低廉，易于集成等不可比拟的优点。在材料的合成和器件的制备方面，聚合物不仅种类多，易于分子设计还可以通过各种途径成膜，有很好的化学、力学性质和热稳定性。因此，聚合物薄膜材料以其在加工、成膜、分子设计方面的优越性，以及可以实现无基板且具有一定柔性，令其成为信息产业中非常有前途的功能材料。

非线性电光聚合物薄膜作为全光网络等技术的关键器件，成为可调谐滤波器的首选介质材料。近年来，国内外关于设计合成具有大电光效应有机功能小分子和聚合物的研究报道层出不穷[Rizwan U.A.Khan，O-Pil Kwon，AxelleTapponnier，et al.Adv.Funct.Mater.2006，16，180-188；Tae-Dong Kim，JingdongLuo，Jae-Won Ka，et al.Adv.Mater.2006，18，3038-3042.]基于电光聚合物的光学调制器近来也有不少报道，如亚利桑那大学的甘海勇等[Appl.Phys.Lett.2006，89，141113.]制备的两种以电光聚合物为腔内介质的法布里-珀罗腔(F-P)滤波器，当电压从-10V增大到10V，窄带激光的位移达到10nm。

除了通过电光效应对F-P腔的折射率进行调制，另一方面通过聚合物的伸缩控制腔长的变化，也可产生调制作用。目前研究最多，应用最广的是基于1，1-双氟乙烯-三氟乙烯无规共聚物[P(VDF-TrFE)]的压电聚合物。将P(VDF-TrFE)进行高能量电子辐射或在聚合物中引入第三单体，就可以将聚合物的居里温度降到室温附近[Feng Xia，Zhongyang Cheng，Haisheng Xu，et al.Adv.Mater.2002，14，21，1574]。宾夕法尼亚州立大学的Dae-Yong Jenog[Appl.Phys.Lett.2004，85，21，4857-4859.]报道了两种基于P(VDF-TrFE-CTFE)聚合物薄膜的法布里-珀罗腔器件，一种以半透明Ag膜做两侧电极和F-P腔高反膜，另一种是将两基板间的聚合物薄膜中间部分用溶剂刻蚀后，镀上半透明银镜的中空式F-P腔，在后一种F-P腔中，聚合物薄膜厚度只决定F-P腔的腔长。

目前对压电聚合物PVDF三元共聚物在可调谐电光器件的应用还具有扩展空间，新型可调谐滤波器的研究有一定的科学价值和应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PVDF三元共聚物的可调谐光学滤波器。

一种基于PVDF三元共聚物的可调谐光学滤波器从上到下依次设有镀有增透膜的玻璃基板、介质高反膜、金属薄膜、压电聚合物薄膜、薄膜电极、衬底，金属薄膜、压电聚合物薄膜和薄膜电极两端设有玻璃微柱。

另一种基于PVDF三元共聚物的可调谐光学滤波器从上到下依次设有介质高反膜、ITO薄膜、压电聚合物薄膜、ITO薄膜、介质高反膜和衬底。

所述的压电聚合物薄膜的成膜材料为P(VDF-TrFE-CTFE)、P(VDF-TrFE-CFE)、P(VDF-TrFE-HFE)或P(VDF-TrFE-CDFE)；其中VDF为偏氟乙烯、TrFE三氟乙烯、CTFE为三氟氯乙烯、CFE为氟氯乙烯、HFE为六氟丙烯、CDFE为双氟氯乙烯，在共聚物中各组分含量分别为：偏氟乙烯的摩尔百分比为64.9-85％，三氟乙烯的摩尔百分比为0.1-35％，三氟氯乙烯、氟氯乙烯、六氟丙烯或双氟氯乙烯的摩尔百分比为0.1-35％。压电聚合物薄膜4的制备为旋涂、流涎或热压等方式，薄膜的厚度为0.1μm～100μm。