基于d型超細光纖的石墨烯吸收型電光調制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電光調制器，屬光電子技術領域，更具體的說是涉及一種基于D型超細光纖的石墨烯吸收型電光調制器。
【背景技術】
[0002]光調制器是光通信系統(tǒng)的基礎和關鍵部件，其功能是改變通過光調制器的光載波的強度、相位、偏振等特性，將電信號加載到光載波上。
[0003]石墨烯是一種蜂窩形的二維六方碳結構材料，是一種新型的材料，它在室溫下具有200，000cm2/Vs的載流子迀移率，大約是硅材料的載流子迀移率100倍以上，意味著基于石墨烯的電子器件可以在超高速率下工作，并被認為在未來是傳統(tǒng)的半導體材料的理想代替者。
[0004]目前基于石墨烯材料的光學調制器已經(jīng)得到廣泛的研究，大多都是基于光波導結構或普通光纖結構，將偏置電壓作用于石墨烯薄片上，以改變石墨烯材料本身的費米能級來改變光波導或光纖對入射光的折射率或吸收率，從而達到對入射光的相位或振幅的調制(見文南犬 Ming Liu, Xiaobo Yin, Ulin-Avila, et al.A graphene-based broadbandoptical modulator.Nature, 2011, Vol 474, p64-67) 和 Feng Zhou, Ran Hao,Xiao-Feng Jinj et al.A Graphene-Enhanced Fiber-Optic Phase Modulator WithLarge Linear Dynamic Range.1EEE Photonics Technology Letters, 2014， Vol 26)0
[0005]基于光波導結構的石墨烯電光調制器，例如申請?zhí)枮?01210397252.3的發(fā)明專利公開了包括石墨烯的光學調制器:包括第一石墨烯和第二石墨烯，在半導體層的上表面；第一電極在第一石墨烯上，以及第二電極在第二石墨烯上；第一石墨烯和第二石墨烯各自的側表面彼此分離；半導體層的第一脊部和第二石墨烯上的第二脊部構成光波導，且第一和第二石墨烯在垂直于半導體層的方向上位于光波導的中心部分。
[0006]又如申請?zhí)枮?01310431112.8的發(fā)明專利公開了一種新型的石墨烯電光調制器結構，包括石墨烯脊型光波導、硅層和二氧化硅基片，二氧化硅基片上沉積硅層，再在硅層上平行設置兩條石墨烯脊型光波導；石墨烯脊型光波導由兩層厚度相等的硅波導層和二氧化硅基片構成，硅波導層制作在二氧化硅基片上，硅波導層間區(qū)域設有兩層石墨烯層和三層氧化鋁隔離層，從上而下的順序為氧化鋁隔離層、石墨烯層、氧化鋁隔離層、石墨烯層、氧化鋁隔離層。
[0007]正如上面講述的現(xiàn)有基于光波導結構的石墨烯電光調制器，是將較小尺寸的石墨烯薄片轉移至較小尺寸的光波導之上，制備過程中不可避免的存在著石墨烯薄片與光波導對準的問題以及波導與光纖耦合的問題，工藝難度較大。
[0008]基于普通光纖結構，如申請?zhí)枮?01110457783.2的發(fā)明專利公開了基于D型光纖的石墨烯電光調制器及其制備方法，包括將光纖上一段制作成D型凹槽，在D型光纖表面敷設有石墨烯，在石墨烯的一端制備有金屬電極及引線，所述石墨烯薄膜上鍍有一層絕緣層；所述絕緣層為A1203或其他具有高介電常數(shù)的絕緣層，所述絕緣層鍍設在石墨烯薄膜金屬電極及引線旁邊；所述的金屬電極及引線為導電性電極，所述導電性電極是Au或者Pt。
[0009]正如上面講述的基于普通光纖結構的石墨烯電光調制器，雖然同樣可以實現(xiàn)對光信號的調制，但需要較長的調制區(qū)域才能實現(xiàn)有效的光波調制，達到良好的消光比，甚至需要cm量級長度的調制區(qū)域，且此結構需要將相對較小尺寸的石墨烯薄片轉移至光纖D型凹槽表面，存在石墨烯薄片與光纖之間的對準問題。
[0010]正如上述現(xiàn)有的基于光波導結構或普通光纖結構的石墨烯電光調制器存在的問題，都是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0011]
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提供了一種基于D型超細光纖的石墨烯吸收型電光調制器，解決了以往電光調制器制備難度大、石墨烯與光纖對準不便的問題。
[0012]為解決上述的技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:
基于D型超細光纖的石墨烯吸收型電光調制器，包括基底層，基底層的上端兩側分別設置有第一支柱和第二支柱，第一支柱和第二支柱的上端從下往上依次設置有第一石墨烯層、絕緣層及第二石墨烯層；該電光調制器還包括第一電極、第二電極及D型超細光纖，所述第一電極位于第一支柱上方外側且直接與第一石墨烯層連接，所述第二電極位于第二支柱上方外側且直接與第二石墨烯層連接，所述D型超細光纖的拋光面貼附在第二石墨烯層的上表面中部。
[0013]作為本發(fā)明的第一個優(yōu)化方案，所述D型超細光纖的直徑為l~5Pm。
[0014]作為本發(fā)明的第二個優(yōu)化方案，所述D型超細光纖由普通光纖加熱拉伸制成，D型超細光纖中段拋光形成D型凹槽，D型凹槽的拋光面貼附在第二石墨烯層的上表面中部。
[0015]作為本發(fā)明的第三個優(yōu)化方案，所述絕緣層由絕緣材料構成，該絕緣材料可以是硅氧化物、硅氮氧化物或硼氮化物。
[0016]作為本發(fā)明的第四個優(yōu)化方案，所述第一電極和/或第二電極的材質為金、銀、銅、鉑、鈦、鎳、鈷、鈀中的任意一種或任意兩種以上的合金。
[0017]作為本發(fā)明的第五個優(yōu)化方案，所述基底層上端面還設置有第三支柱和第四支柱，所述D型超細光纖的兩端分別固定在第三支柱和第四支柱上。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明采用D型超細光纖能將更多的光場能量分布在纖芯外面，石墨烯費米能級的改變對其光吸收影響顯著，加上使用D型拋光的超細光纖作為調制區(qū)域，石墨烯與光可以充分的相互作用，因此較小的器件尺寸即可實現(xiàn)有效光波調制，且具有調制速率高，功耗低的優(yōu)點。
[0019]2、本發(fā)明將預先制備好的石墨烯層作為基底，D型超細光纖拋光面直接貼附于石墨烯層基底之上，免去了現(xiàn)有石墨烯電光調制器中石墨烯轉移放置時與光波導的對準難題，制備工藝簡單，易于實現(xiàn)。
[0020]3、本發(fā)明的電光調制器直接在D型超細光纖上制備，無需波導光纖耦合，插入損耗低。
【附圖說明】
[0021]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0022]圖1是本發(fā)明的橫截面示意圖；
圖2是本發(fā)明的結構示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例的TE模的模場分布圖；
圖4為本發(fā)明實施例的TE模吸收系數(shù)隨石墨烯化學勢能變化的示意圖；
圖中的標號分別表不為:1-基底層；2_第二支柱；3_第一支柱；4_絕緣層；5_第一石墨烯層；6_第二石墨烯層；7_第一電極；8_第二電極；9-D型超細光纖；10_第三支柱；Il-第四支柱。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實