对不同波段LED激发下,聚合物SU-8/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光波导进行了光吸收性能的研究。在中心波长为310,365,405,525 nm LED以及808 nm激光器的泵浦下,研究了聚合物SU-8/PMMA光波导对1064,980,635 nm信号光的吸收性能。实验结果表明:聚合物SU-8波导在蓝紫光LED泵浦作用下光衰减较强,光衰减会随着泵浦光波长的红移和波导尺寸的减小而变弱;在截面尺寸为5 μm×5 μm,长度为2 cm的聚合物SU-8波导中,当采用1064 nm激光器作信号源,功率为50 mW的310,365,405 nm LED激发下,光强衰减分别达91.7%、48.3%、26.7%;在525 nm LED和808 nm激光器激发下,光强能够保持基本稳定;PMMA波导在LED激发下光强无衰减现象。因此,在蓝紫光LED激发下的聚合物SU-8光波导放大器的研究中,应使用单模小尺寸波导、小功率LED泵浦来有效避免光强的衰减;在PMMA光波导放大器中更易实现光信号的放大。

设计制作了SU-8光栅结构的染料掺杂手性向列相液晶激光器件, 在器件正面和侧面均实现了随机激光辐射。将激光染料PM597、手性剂S-811、向列性液晶TEB30A按一定比例均匀混合, 注入反平行摩擦处理的液晶盒中, 器件的下基板通过光掩模法刻蚀出周期为15 μm的光栅。利用532 nm的Nd∶YAG固体脉冲激光器作为泵浦源, 器件的侧面既在580~590 nm范围内出现了多个离散分立的随机激光辐射峰, FWHM约0.19 nm, 又在579~585 nm范围内出现独立的两个激光辐射峰, FWHM约0.19 nm; 在器件正面获得了584~590 nm范围的随机激光辐射谱, FWHM约0.17 nm。加热器件至61 ℃, 液晶相变为各向同性态, 器件侧面仍出现了波长约590.60 nm、FWHM约0.24 nm的激光辐射峰。分析得出, 液晶盒中引入SU-8光栅结构后, 光子同时在液晶分子间多重散射和SU-8光栅中布拉格反射获得反馈放大, 两种机制相辅相成。器件侧面出现的独立激光辐射峰主要由SU-8光栅布拉格反射提供反馈放大形成, 而器件侧面和正面的随机激光辐射峰主要由液晶分子间多重散射提供反馈放大形成。

采用SiO₂/Si构建了可见光波段的分布式布拉格反射镜(DBR),在其中加入SU-8光刻胶制备的中心腔,构成传统的布拉格反射波导(BRW),利用传输矩阵法分析了可见光在分布式布拉格反射镜和布拉格反射波导中的传输情况,并研究了介质折射率比、厚度和周期数等各因素对布拉格反射镜的影响以及SU-8的各参量对光子带隙的影响规律。针对传统布拉格反射波导硬件制备比较困难的问题,在SU-8中引入Si柱超表面,构成新型的布拉格反射波导。通过实验分析了超表面对缺陷模的影响,实验表明超表面具有调控缺陷模波长的作用,且新型布拉格反射波导阵列可完成可见光波段的分光功能,可用于改进光学仪器。

滤波器是信号传输系统中的重要组件.提出一种快速、高精度复制工艺方法, 用于设计和制备WR-10波段矩形波导滤波器.采用多层匀胶单次紫外曝光工艺(硅片上匀SU-8胶), 制备出的滤波器高度误差小于0.03%(3 μm), 陡直度误差小于1.1o.实验结果表明, 用该方法制备毫米波滤波器技术可行, 并取得了卓越的电磁性能(关于: 插入损耗, 回波损耗和带宽).最终测试结构可知, 通带内的插入损耗测得结果小于0.5 dB, 几乎可以忽略不计, 在整个通带内回拨损耗大于10 dB.结果表明, 这种快速制造技术是制备太赫兹射频器件的一种有效办法, 这种新技术将成为推动太赫兹射频器件未来发展的主要动力.

超声信号能引起SU-8材料的厚度变化，将一薄层厚度均匀的SU-8膜镀在盖玻片上，再镀一层均匀金属银制成光滑反射面，制作了一个光声传感器，并借助此传感器计了一套实时、动态的光声成像系统。该光声成像系统中，吸收性样品的光声信号引起光声探测器上SU-8材料厚度变化，当一束激光经过探测器反射面时，该厚度变化将会调制反射光的相位，系统借助光学相衬滤波法解调该相移，得到SU-8的厚度变化量，获取与样品光声信号的分布对应的光强分布，从而获得样品的动态实时光声像。对光声信号的产生（光致超声效应）、光声信号的调制、光声信号的解调（传感器的制作）进行了论述，并对SU-8光声探测器对光声信号的感应特性做了初步实验研究，结果验证了SU-8能够探测光声信号。

由于SU-8光刻胶的内应力将会影响高深宽比结构的全金属光栅的制作质量, 本文针对近年来SU-8光刻胶应力测量困难的情况, 提出了一种基于激光剪切散斑干涉技术的SU-8光刻胶应变分布测量的新方法。该方法通过对被测胶体加载前后两幅干涉图像的处理, 直接得到被测胶体结构的全场应变分布情况, 由胶体的应变变形数据即可反映出内应力的变化和分布趋势。同时使用ANSYS有限元分析软件对同一被测胶体进行应变仿真模拟研究, 获得胶体结构的变形场仿真数据。组建了实验系统, 进行了实验验证, 结果表明: 实际测量变形量约为1189 μm, 仿真的最大变形量为1088 μm, 测量误差在允许范围内, 且测量的形变趋势与仿真模拟结果相一致, 表明激光剪切散斑干涉技术可应用于SU-8光刻胶的应变分布全场无损检测。

考虑获知SU-8胶的光弹性性能有利于拓展其在微纳米领域中的应用范围, 本文设计了材料应力光学系数显微测量光路, 完成了SU-8胶应力光学系数的测量实验。首先, 基于光弹性原理设计了测量光路, 推导了求解应力光学系数的计算公式; 然后, 根据所设计的光路搭建了应力光学系数显微测量实验装置, 在SU-8胶试样光弹性条纹的单个半级数范围内进行了单向拉伸实验; 最后, 利用Matlab提取实验照片组中光强值信息, 得到了不同拉力下透过SU-8胶试样的单色光光强值, 计算求解出了SU-8胶的应力光学系数。实验结果以及测量公式计算显示, SU-8胶的应力光学系数为(3.007±0.149)×10–11 m2/N, 大于光学玻璃等材料的应力光学系数, 也远大于二氧化硅等MEMS领域常用材料的应力光学系数。实验结果可为以SU-8胶为材料, 通过光弹性原理进行微力测量的微探针、微夹钳等的设计与制作打下基础。