为探索不同的极化条件对分子取向的影响，用旋涂法制备了偶氮主客体掺杂薄膜，并用电晕极化的方法分别在不同温度和厚度条件下使分子取向，通过测量极化前后紫外-可见吸收谱，研究了平均取向因子的变化，并和二次谐波产生结果进行了比较。实验结果表明：对于厚度相同的偶氮薄膜，随着温度的升高，平均取向因子增大，但二次谐波信号强度先增大后减小；温度越接近聚合物玻璃转变温度，分子越容易取向，但温度过高，聚甲基丙烯酸甲酯变为粘滞态，部分偶氮分子容易在高温下蒸发掉，导致二次谐波信号强度降低，而平均取向因子增大；随着薄膜厚度的增大，针-板电极电场造成薄膜内部电场分布的不均匀性增加，极化效率降低，平均取向因子不断减小,二次谐波信号强度先增大后减小。

设计、制作和测试了用于1.31和1.55 μm光波长的40 Gb/s微带线行波电极的电光调制器。假设聚合物材料的电光系数γ33=30 pm/V，设计的调制器性能参数分别是半波电压Vπ=4.92 V和调制带宽42 GHz。用有完全自主知识产权的二阶非线性光学聚合物材料BPAN-NT作为芯层材料制作了聚合物电光调制器。对调制器的各项特性参数进行了直流、低频和微波的测试，在1.31和1.55 μm波长上测得低频（237 Hz）Vπ分别为32.1和40.5 V，折算得芯层材料的电光系数γ33=3.856 pm/V。测得消光比为20 dB。在50 MHz~40 GHz频率范围内，测得电极系统实际的微波损耗系数α0=0.6 dB·cm-1·GHz-1/2，用此值理论计算得出调制带宽为42.70 GHz。在7.5~16.0 GHz 以及 32~40 GHz频率范围内用光谱仪测量器件的调制度M，并获得调制度的频率响应曲线。3 dB调制带宽为30 GHz。

用溶胶-凝胶法分别将3种不同的偶氮材料与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂，并制备成旋涂膜，测量了薄膜的厚度、折射率和紫外-可见吸收谱。用实时电晕极化装置测量了3种薄膜二次谐波产生(SHG)强度随时间的变化关系。实验结果表明，含有不同取代基的偶氮材料，取代基给(受)电子能力越强，导致微观一阶超极化率β越大，β越大决定了偶氮分子越容易被极化，最终导致宏观二阶非线性光学特性越大。3种偶氮分子的有效倍频系数分别为0.748，0.794，4.420 pm/V。

设计制作和测试了用于光波长1.55 μm的40 GHz共面波导(CPW)行波电极的电光调制器。假设聚合物材料的电光系数γ33为30 pm/V，设计的调制器性能参数分别是半波电压Vπ=12.9 V和调制带宽46.46 GHz。用有完全自主知识产权的清华大学化学工程系研制的二阶非线性光学聚合物材料BPAN-NT作为聚合物电光调制器的芯层材料制作了调制器。对调制器的各项特性参数进行了直流、低频和微波的测试，在1.31和1.55 μm波长上测得直流Vπ分别为55.5和83.3 V，折算得芯层材料的电光系数γ33=4.65 pm/V。同时测得消光比为15 dB。在50 MHz～40 GHz，电极系统实际的微波损耗系数α0=0.42 dB/(cm·GHz1/2)，用此值理论计算的调制带宽为42.70 GHz。在4～17 GHz用光谱仪观察到微波调制光的现象，并测得电光调制器调制度。

实验研究了聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)掺杂生色团分散红DR19的电光聚合物的电晕极化特性。结合吸收光谱法和显微镜形貌分析了极化电压、极化温度以及极化时间对极化效果的影响。理论和实验分析得出极化电压增大可以增大聚合物内部极化电场, 但电压过大会引起薄膜击穿而降低极化效果; 而极化温度升高可以增大分子取向力, 但在聚合物玻璃化温度以上会导致相分离; 极化时生色团分子的取向随时间增大并逐渐达到动态平衡。实验结果表明：表征极化效果的序参数随极化电压的增大而先增大后减小, 随极化温度的升高而先增大后减小, 随极化时间的增长先增大后趋于稳定。

研究了一种偶氮聚合物薄膜的光谱和二阶非线性光学特性.研究结果表明,聚合体中的偶氮发色团以反式异构体形式存在.加热可使分子之间的相互作用减弱,聚集体的聚集程度降低;温度低于70 ℃时聚集体的结构不会发生变化,分子间相互作用的改变能够完全恢复;高于70 ℃降温后聚集体聚集程度的降低不能完全恢复.在一定温度下极化可使发色团偶极子定向有序排列,形成J－聚集体.偶氮聚合物薄膜的二阶非线性光学特性起源于偶极子模型,极化温度是影响极化膜二次谐波强度的重要因素之一,该偶氮聚合物薄膜的最佳极化温度约为90 ℃.

极化聚合物以其响应速度快、制作工艺相对简单在聚合物集成光电器件领域得到了广泛的关注和研究.利用由大面积ITO玻璃、钨丝阵列以及金属栅格网组成的三层上电极结构,实现了DR19/PMMA掺杂型聚合物大面积均匀极化,并通过比较极化聚合物吸收光谱和以及反射法测量的电光系数,研究了极化电流、极化电压等极化参数对极化效果的影响.

研究了Mach－Zehnder型极化聚合物电光波导强度调制器的制备工艺．器件采用DANS(4－dimethylamino－4′nitro－stlibene)聚合物为电光波导材料，由电光波导层、上下介质缓冲层、上下金属电极层构成五层波导结构．对五层光波导各层之间的光学、化学以及微加工工艺的相互兼容性进行了深入研究．采用紫外光漂白方法制备出侧壁光滑的条波导，采用钨丝电晕极化方法对DANS聚合物波导进行有效极化，使其具有电光特性．通过优化器件制备工艺，研制出工作波长为1300nm的M－Z型电光波导强度调制器原型器件．实验测得器件半波电压约为10V，调制带宽约为1GH_z．

电光聚合物材料通常采用带栅极的电晕极化技术进行处理.本文通过求解泊松方程分析电晕极化过程中聚合物内外的电场分布.将平衡状态与样品表面电位相联系,得到了平衡状态时的外部极化电流.在假定自由空间电荷的影响可以忽略的情况下,得出了外部极化电流与内部极化状态之间的简单关系.这可以在一定程度上反映极化取向的状态.

采用实时测量光学二次谐波产生(SHG)和吸收光谱的方法对苯腙类有机分子NDA及一种新合成的经氰基团修饰的有机分子CNDA掺杂PMMA极化聚合膜的非线性光学性质进行了研究。 实验中发现两种掺杂极化聚合膜的最佳电晕极化温度均低于它们的玻转温度, CNDA/PMMA极化掺杂聚合膜的χ(2)较NDA/PMMA极化聚合膜的大。 结合极化前和极化后吸收峰强度的变化, 得到CNDA分子的非线性极化率β约为146×10-30 esu。 在撤离极化场后, CNDA/PMMA的二次谐波强度的弛豫也比NDA/PMMA的慢。