[发明专利]一种基于PIT效应的全光开关

说明书

本发明公开了一种基于PIT效应的全光开关，包括二氧化硅衬底、金属层、石墨烯层、第一谐振腔和第二谐振腔，所述二氧化硅衬底水平设置，所述金属层水平设置在所述二氧化硅衬底的上端，其上端设有沿前后方向延伸的条形波导，所述波导的两端分别水平延伸至所述金属层的前后两端，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔分别沿前后方向间隔设置在所述金属层的上端，并分别位于所述波导的左右两侧，且所述第一谐振腔和所述第二谐振腔均与所述波导连通，所述石墨烯层设置在所述第一谐振腔和所述第二谐振腔之间，并填充在所述波导内，所述波导内填充有空气。本发明公开的一种基于PIT效应的全光开关，具有尺寸小，功耗低和响应速度快的优点。

技术领域

本发明涉及光子集成领域。更具体地说，本发明涉及一种基于PIT效应的全光开关。

背景技术

光开关是宽带高速光通信网络中实现光交叉连接、光交换、光分插复用、网络监控以及自愈保护等功能的关键节点器件。随着大规模集成全光器件的发展，光开关小尺寸、低功耗的需求越来越明显，因而实现具有低功耗、小尺寸、易于集成的新的工作机理的超快全光开关显得非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PIT效应的全光开关，解决了以上所述问题。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于PIT效应的全光开关，包括二氧化硅衬底、金属层、石墨烯层、第一谐振腔和第二谐振腔，所述二氧化硅衬底水平设置，所述金属层水平设置在所述二氧化硅衬底的上端，其上端设有沿前后方向延伸的条形波导，所述波导的两端分别水平延伸至所述金属层的前后两端，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔分别沿前后方向间隔设置在所述金属层的上端，并分别位于所述波导的左右两侧，且所述第一谐振腔和所述第二谐振腔均与所述波导连通，所述石墨烯层设置在所述第一谐振腔和所述第二谐振腔之间，并填充在所述波导内，所述波导内填充有空气。

进一步地，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔均为矩形腔，且所述第一谐振腔和所述第二谐振腔的长度方向均沿左右方向设置，所述第一谐振腔的右端与所述波导连通，所述第二谐振腔的左端与所述波导连通。

进一步地，所述第一谐振腔的长度为150nm，所述第二谐振腔的长度为110nm，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔的间距为280nm。

进一步地，所述金属层由金属金制成。

进一步地，所述金属层的厚度为300nm。

进一步地，所述波导的深度为150nm，宽度为52nm。

进一步地，所述石墨烯层的长度为280nm。

本发明的有益效果是：本发明公开的一种基于PIT效应的全光开关，解决了传统的全光开关需要大的泵浦光强、器件尺寸大和响应速率慢的问题，具有以下几个优点：(1) 结构简单，超紧凑结构，尺寸小；(2)功耗低，所需泵浦光强值显著降低；(3)响应时间为皮秒量级，全光开关的响应速率显著提高。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述一种基于PIT效应的全光开关的结构示意图；

图2为PIT效应透射光谱相移随波导信号光相移的变化规律图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。