[发明专利]一种基于石墨烯中红外可调谐窄带带通滤波器

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯中红外可调谐窄带带通滤波器，包括有基底，基底上设有第一电介质镀层，在第一电介质镀层上放置有石墨烯，在石墨烯上再设有第二电介质镀层，在第二电介质镀层上设置第三电介质镀层，将第三电介质镀层刻蚀成光栅层。本发明设计了一种新的滤波器结构，利用石墨烯的特性，通过改变静态偏置电压实现石墨烯费米能变化，从而实现了横电(TE)偏振光可调谐透射，满足了透射峰位动态变化的需求。

技术领域

本发明涉及微纳光学器件领域，具体是一种基于石墨烯中红外可调谐窄带带通滤波器。

背景技术

中红外波段涵盖了大气透射窗口以及气体分子的具有指纹特征吸收带，使得中红外设备与器件在空间光通信、大气环境监测和医疗诊断等多方面具有应用前景。滤波器可以实现从众多的波长中筛选所需的波长，可广泛应用于波长选择、光放大器噪声抑制和复用/解复用。特别的，带通滤波器是非分光红外应用中的核心器件，但是由于滤波器波长固定，无法满足多组分工作要求，满足工作波长多样化滤波需求，需发展可调谐滤波器。

石墨烯具有优异的强度、导热、柔韧、导电、光学特性，尤其是石墨烯电导率可以由所加电压改变从而实现光电器件调控，而且由于基于石墨烯光电器件电控方案具有易操作性，使得基于石墨烯的中红外带通滤波器具有极大的实用价值，但是现有基于石墨烯中红外波段窄带带通滤波器(专利：201711139425.0)所需膜层达9层，如果能发展所需膜层较少的窄带可调滤带通波器将可减少器件制备成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于石墨烯中红外可调谐窄带带通滤波器，该滤波器仅需2个膜层，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种中红外窄带可调谐滤波器，包括有基底，基底上设有第一电介质镀层，在第一电介质镀层上放置有石墨烯，在石墨烯上再设有第二、三电介质镀层，将第三电介质镀层刻蚀成光栅层，通过改变静态偏置电压实现石墨烯费米能变化，从而实现横电(TE)偏振光窄带可调谐透射。

优选地，所述光栅层宽度小于周期长度的一半。

优选地，所述光栅层厚度为850～950nm。

优选地，所述光栅层宽度为720～780nm。

优选地，所述第一电介质镀层厚度为590～610nm。

优选地，所述第二电介质镀层厚度为390～410nm。

优选地，所述基底材料折射率小于电介质镀层材料折射率；更进一步地，所述电介质镀层和光栅层的材料为硅，基底材料用氟化钙。

本发明的优点在于：

本发明设计了一种基于石墨烯新型滤波器结构，利用石墨烯的特性，通过调谐静态偏置电压实现石墨烯费米能变化，最终实现了横电(TE)偏振光透射峰可调谐，满足了透射峰位动态变化的需求。

附图说明

图1为本发明基于石墨烯中红外可调谐窄带带通滤波器的结构示意图，其在Y方向上是周期结构，电磁波沿着Z方向传播。

图2为实施例1使用本发明中红外可调谐滤波器时的结构透射光谱图。

图3为实施例2使用本发明中红外可调谐滤波器时的结构透射光谱图。

图4为实施例3使用本发明中红外可调谐滤波器时的结构透射光谱图。

图5为实施例4使用本发明中红外可调谐滤波器时的结构透射光谱图。

图6为实施例5使用本发明中红外可调谐滤波器时的结构透射光谱图。

附图标记：