[实用新型]一种基于石墨烯阵列的分布反馈布拉格光栅

说明书

本实用新型提供了一种基于石墨烯阵列的分布反馈布拉格光栅，属于光学技术领域。包括两个布拉格光栅、两个第一电介质层和一个第二电介质层组成的复合结构；由入射方向至出射方向，复合结构的排列规律为：第一电介质层、布拉格光栅、第二电介质层、布拉格光栅、第一电介质层；布拉格光栅由相间设置的单层石墨烯和第三电介质层组成，布拉格光栅的入射面和出射面均为单层石墨烯。本复合结构具有滤波功能等优点。

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种基于石墨烯阵列的分布反馈布拉格光栅。

背景技术

当材料的折射率在空间中呈周期性变化时，就形成一个布拉格光栅。当两个相同的布拉格光栅分布在一层电介质的两端时，就形成了分布反馈布拉格光栅。分布反馈布拉格光栅可广泛应用于光滤波器、波长选择器和光纤激光器等。传统的分布反馈拉格光栅一旦成型以后，光滤波器的带宽和波长选择器的中心波长只能通过改变缺陷层的折射率来调控。在实际应用中，常采用电光效应或声光效应改变中心缺陷层中材料的折射率，来调控滤波器的中心波长。能否存在另一种可能，在保持缺陷层中材料的折射率不变的情况下，而通过调控其两端的布拉格光栅来改变滤波器的中心波长？

石墨烯作为一种二维材料，具有很好的导电性。如果将单层石墨烯嵌入到电介质当中，在空间中形成周期性排列，这就是布拉格光栅。再把两个布拉格光栅分别放置在电介质的两边，形成一个分布反馈布拉格光栅结构。石墨烯的表面电导率可以通过化学势来灵活调节。另外，还可以将石墨烯等效成具有一定厚度的电介质材料，其等效折射率可以通过石墨烯的化学势来调控。

利用基于石墨烯阵列的分布反馈布拉格光栅制作的光滤波器和波长选择器，其中心波长和带宽可以通过石墨烯的化学势来灵活调控。石墨烯的化学势与施加在石墨烯上的外界门电压有关，因此，也可以通过外界门电压来灵活调控光滤波器的带宽和中心波长。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种基于石墨烯阵列的分布反馈布拉格光栅，本实用新型所要解决的技术问题是如何使复合结构具有滤波功能。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种基于石墨烯阵列的分布反馈布拉格光栅，其特征在于，包括两个布拉格光栅、两个第一电介质层和一个第二电介质层组成的复合结构；由入射方向至出射方向，所述复合结构的排列规律为：第一电介质层、布拉格光栅、第二电介质层、布拉格光栅、第一电介质层；

所述布拉格光栅由相间设置的单层石墨烯和第三电介质层组成，所述布拉格光栅的入射面和出射面均为单层石墨烯。

将单层石墨烯嵌入到二氧化硅基质材料中，形成分布反馈布拉格光栅结构。分布布拉格光栅由两个布拉格光栅组成；布拉格光栅是由单层石墨烯在空间上进行周期性排列形成的；两个布拉格光栅之间的电介质层可以看成是这个周期结构的缺陷层。

当入射光波的波长刚好等于缺陷模时，会出现共振现象，则透射率曲线上会出现共振峰，而其它波长的透射率得到抑制。故该结构可应用于光滤波器和波长选择器。光滤波器的中心波长和带宽可以通过石墨烯的化学势来调控。另外，光滤波器和波长选择器的中心波长还可以通过缺陷层的厚度和折射率来调节。

进一步的，所述第一电介质层、第二电介质层和第三电介质层均为二氧化硅透光材料。

附图说明

图1是分布反馈布拉格光栅的结构示意图。

图2(a)是基于石墨烯阵列的分布反馈布拉格光栅中的透射率；图2(b)是基于石墨烯阵列的分布反馈布拉格光栅中的反射率。

图3(a)是N＝40对应的透射率；图3(b)是N＝40对应的反射率。

图4(a)是d₂＝8μm对应的透射率；图4(b)是d₂＝8μm对应的反射率。