利用PQ-PMMA擴散特性製作第二階反射式體積布拉格光柵之研究

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許菀庭(Wan-Ting Hsu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

利用PQ-PMMA擴散特性製作第二階反射式體積布拉格光柵之研究
(Study of manufacturing 2nd order PQ-PMMA volume Bragg grating by using the diffusion characteristic of PQ)

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摘要(中)

本研究計畫使用PQ-PMMA高分子感光材料擴散特性搭配雙光束干涉曝光法製作第二階的反射式體積布拉格光柵並且改變曝光強度與時間找最佳的曝光參數，以得到較高的第二階光柵繞射效率。因此本論文首先寫下PQ-PMMA光化學反應速率式，模擬PQ與光產物於曝光時，濃度空間上的分佈情形，並且利用分子濃度計算出空間中折射率變化分佈，並以傅氏級數分析得到PQ及光產物週期性空間分佈之第一階與第二階傅氏振幅，最後使用耦合波理論求得其光柵之繞射效率。實驗上，使用第一階光柵的繞射效率最大值之曝光時間作為評估第二階光柵的繞射效率之重要參數。此方法將得到不同的曝光強度下最佳的第二階光柵之繞射效率。

摘要(英)

In this research, a concept of the manufacturing of 2nd order homemade phenanthrenequinone (PQ)-doped PMMA polymer (PQ-PMMA) volume Bragg gratings (VBGs) were proposed that relies on the diffusion characteristics of PQ. Then the rate-equations were written down and used to evaluate the best exposure parameters for diffraction efficiency of 2nd order grating. The simulation can be used to estimate the distributions of PQ and PQ-PMMA which can further determine the distribution of refractive index of PQ-PMMA. Finally, using the Fourier series and coupled-mode equation, the diffraction efficiency of 1st order and 2nd grating can be estimated. Experimentally, the growth curve of diffraction efficiency of 1st order grating was monitored and interrupt exposure at the maximum diffraction efficiency of 1st order grating. Empirically, the maximum diffraction of 1st order grating can be used to evaluate for diffraction efficiency of 2nd order grating. Based on above empirical norm, the best exposure parameters for diffraction efficiency of 2nd order grating can be obtained under different exposed time.

關鍵字(中)

★ 體積布拉格全像光柵
★ 高分子感光材料

關鍵字(英)

★ Volume Bragg grating
★ PQ-PMMA

論文目次

中文摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XI
第一章緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 3
第二章基本原理 5
2-1 體積布拉格光柵 5
2-1-1 基本原理 5
2-1-2 雙光束干涉 6
2-1-3 耦合波理論 9
2-1-4 體積布拉格光柵的高階繞射 12
2-2 PQ-PMMA感光高分子壓克力 14
2-2-1 聚合反應 14
2-2-2 光化學反應式 16
2-3 Fabry-Perot干涉儀原理 19
第三章 PQ-PMMA光化學反應數值模擬分析 23
3-1 反應速率式 23
3-2 數值模擬與分析 26
3-2-1 PQ與光產物濃度的空間分佈隨時間的變化 26
3-2-2 擴散反應 28
3-2-3 分子濃度與折射率關係 30
3-2-4 折射率空間分佈與反射光譜之關係 32
3-2-5 傅氏級數分析與繞射效率 33
3-3 第二階光柵模型 39
3-3-1 第二階光柵的數值模擬與分析 39
3-3-2 不同紀錄光強度造成的影響 41
第四章實驗架構與數據分析 44
4-1 PQ-PMMA製備過程 44
4-2 雙光束干涉實驗架構 46
4-2-1 曝光架構 46
4-2-2 夾具設計 47
4-3 以正向雙光束干涉實驗記錄第一階光柵 49
4-3-1 不同PQ濃度的連續式曝光實驗 49
4-3-2 擴散反應實驗 53
4-4 以雙光束干涉實驗記錄第二階光柵 55
4-4-1 固定曝光時間的第二階光柵曝光實驗 55
4-4-2 改變光強度與不同曝光時間的第二階光柵 60
4-5 體積布拉格光柵的光學特性量測 65
4-6 以雙光束干涉實驗紀錄藍光的第二階光柵 70
第五章結論 72
第六章參考文獻 74
第七章附錄 76

參考文獻

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指導教授

鍾德元(Te-Yuan Chung)

審核日期

2018-8-23

推文