[发明专利]一种基于石墨烯光栅的波长可调的分插复用器

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯光栅的波长可调的分插复用器，包括衬底，所述衬底上方设置有信号输入端、信号输出端、信号上载端、信号下载端和单模波导MZI结构，所述单模波导MZI结构包括定向耦合器一、定向耦合器二以及双臂上的石墨烯波导光栅，所述定向耦合器一与信号输入端和信号下载端配合，所述定向耦合器二与信号输入端和信号下载端配合；所述石墨烯波导光栅分别与电极连接；利用石墨烯作为电光材料，可以电光调控分叉复用器作用波长，能克服传统单一波长分插复用器波长固定的缺陷，可以根据实际情况需要随时改变上下路波长。

技术领域

本发明属于光电子器件技术领域，具体涉及一种基于石墨烯光栅的波长可调的分插复用器。

背景技术

光分插复用器(OADM)是波分复用系统中的关键器件之一，其功能是将输入的多波长信号中的某一波长信号下载到分支光路中实现信号抽取，另外也能将某一波长信号加载到多波长输出光路中，实现信号的上载，而其它非相关信号将不受影响的通过分叉复用器。

传统的分插复用器都只能实现固定单一波导长上载、下载，要想实现多波长的分插复用只能通过器件的阵列化来实现，这种方式实现多波长分插复用的缺点是整个器件结构尺寸大，能耗高，分叉复用器调谐控制缓慢。另外一些实现波长分叉复用器可调谐的方案包括基于光栅或MZI结构的温度调控，压电应力调控，以及微机电控制。这些方式都有一些共同的缺点相应速度慢很难应对高速复杂的密集波分复用信号，在性能稳定性和可集成性方面缺乏优势。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于石墨烯光栅的波长可调的分插复用器，解决了现有分插复用器作用波长单一，器件结构复杂庞大，调控速度慢，稳定性差的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于石墨烯光栅的波长可调的分插复用器，包括衬底，所述衬底上方设置有信号输入端、信号输出端、信号上载端、信号下载端和单模波导MZI结构，所述单模波导MZI结构包括定向耦合器一、定向耦合器二以及双臂上的石墨烯波导光栅，所述定向耦合器一与信号输入端和信号下载端配合，所述定向耦合器二与信号输入端和信号下载端配合；所述石墨烯波导光栅分别与电极连接。

进一步的，所述石墨烯波导光栅包括条形直波导，所述条形直波导表面依次铺设第一层石墨烯层、隔离介质层和第二层石墨烯层，所述第一层石墨烯层、隔离介质层和第二层石墨烯层沿条形直波导方向周期性铺设形成光栅结构。

进一步的，所述第一石墨烯层和第二层石墨烯层分别向两侧延伸铺设至电极。

进一步的，所述第一层石墨烯层和第二层石墨烯层均为原子厚度小于4层的二维石墨烯材料。

进一步的，所述隔离介质层为硅氧化物、硅氮氧化物或硼氮化物中的一种或几种。

进一步的，所述电极的材料为金、银、铂或铜中的一种或几种。

进一步的，所述衬底材料为二氧化硅。

进一步的，所述定向耦合器一和定向耦合器二均为3dB定向耦合器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、由于采用硅基波导结构，与CMOS工艺具有很好的兼容性，便于加工，便于集成；结构更紧凑，器件尺寸更小，性能稳定。

2、利用石墨烯作为电光材料，可以电光调控分叉复用器作用波长，能克服传统单一波长分插复用器波长固定的缺陷，可以根据实际情况需要随时改变上下路波长。

3、石墨烯材料具有很高的载流子迁移率，导电性能好，与传统的机械调节，热调节，压电调节相比具备极快的响应速率，调谐灵敏度极高。

附图说明

本发明将通过实例并参照附图的方式说明，其中：