基于石墨烯包覆微纳光纤复合波导的光调制特性与器件研究

发布时间：2021-08-19 16:11

　　自从2004年单层石墨烯在实验中被成功制备以来,石墨烯展现出了优异的光电性能,并被应用在科学研究的各个领域,如光电子器件、传感器、储能领域、柔性电子学、复合材料以及生物医学等。在光电子器件领域,石墨烯具有非常优异的物化性能,如它呈线性色散的能带结构,导致它具有非常宽的光谱响应范围;单层石墨烯对光只有2.3%的吸收率,并且吸收率随着层数增加而叠加;石墨烯对通过的光会产生泡利阻塞,从而会产生饱和吸收现象;石墨烯具有超快的载流子弛豫时间,其弛豫时间在皮秒量级;此外它还具有很强的柔韧性,可以很容易被转移到光学结构上。目前已被应用在调Q锁模、光调制、光电探测、传感等领域。微纳光纤由标准单模光纤熔融拉锥制备而成,具有可以和通讯系统完美兼容且制备简单等优点,引起了学者们的广泛关注。光在微纳光纤中传输时,部分光会以倏逝场的形式在微纳光纤外传输。呈原子层厚度的石墨烯薄膜可以贴附在微纳光纤表面,而在微纳光纤外传输的倏逝场则可以轻易的和石墨烯产生相互作用。本文主要研究了石墨烯微纳光纤复合波导光调制器在腔外调制时的光调制特性以及在腔内调制实现调Q锁模。在对复合波导器件光调制特性的研究时,我们在器件中发现了基于... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全光调制系统及测试结果

1.1 全光调制系统及测试结果[23]。(a) 单层的石墨烯薄膜包裹在一根微纳该微纳光纤由标准单模光纤熔融拉伸制备；(b) 实验装置图，模块 1 是泵统，模块 2 是全光调制系统；(c) 被调至的信号光的脉冲序列；(d) 信号光脉冲信号；(e) 泵浦探测信号光延迟时间约为 2.2 ps。为了增强石墨烯与光的相互作用，2017 年，ManojK.S.报道了一种石墨烯结纤的吸收型光调制器[29]，调制器结构如图 1.2 所示。实验中采用掺锗高掺杂拉锥至 1μm 直径，然后抛磨掉 500nm，在抛磨区域覆盖上两层石墨烯薄膜拟结果表明，有效模指数变化最大可以从 0.006 增加到 0.018，几乎是现有器的三倍。计算还表明，工作在光通信的 C 波段时，电光调制器可以实现0dB 的消光比，调制带宽为 97.26GHz，器件有源长度为 80μm，功耗仅为it。该调制器具有体积小、结构简单、集成性能好、功耗低、后向散射损耗小高等优点。

西北大学硕士学位论文掘的空间。.2 石墨烯光调制器应用在激光器的研究进展石墨烯具有可饱和吸收特性，并且非线性系数高，可以被用在激光器中当作 直接使用石墨烯材料作为 SA 会有以下几种困难：单层石墨烯对光的吸收%，作为 SA 这个吸收系数明显不够；另一方面石墨烯材料作为 SA 需要放在内，石墨烯容易被激光烧坏。因此我们需要寻求一种更加合理的结构来作为

【参考文献】：
期刊论文
[1]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦.  化学学报. 2014(03)



本文编号：3351724