[发明专利]一种基于相变材料Ge2

权利要求书

1.一种基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅的马赫曾德尔干涉非易失性多级光开关，其特征在于，包括宽带光源、单模光纤、“花生型”光纤微结构、纤芯镀有Ge₂Sb₂Te₅的微孔、793nm连续激光器、532nm脉冲激光器、光谱分析仪；所述宽带光源通过单模光纤与第一“花生型”光纤微结构、纤芯镀有Ge₂Sb₂Te₅的微孔、第二“花生型”光纤微结构和光谱分析仪依次相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅的马赫曾德尔干涉非易失性多级光开关的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将单模光纤除去涂覆层，用酒精擦拭干净后将端面切平整，然后对光纤端面进行电弧熔融，熔融时间约为30秒，熔融后在表面张力作用下形成一个直径约170μm微球，利用同样的方式形成第二个微球；

步骤二：将两个熔融后的微球中心对准紧贴进行电弧熔接，放电时间约为20秒，经电弧熔接后的两个微球形成类似于“花生型”光纤微结构，利用同样的方式形成第二个“花生型”光纤微结构；

步骤三：将两个“花生型”光纤微结构的端面电弧熔接，两个“花生型”光纤微结构的距离约为3.5cm；

步骤四：利用激光在3.5cm的单模光纤上打孔，孔的深度到达纤芯位置约为58μm，孔的长度约为300μm；

步骤五：利用磁控溅射镀膜技术，将Ge₂Sb₂Te₅靶材正对打孔处镀Ge₂Sb₂Te₅薄膜，Ge₂Sb₂Te₅膜厚约45nm，构成纤芯镀有Ge₂Sb₂Te₅的微孔。

3.根据权利要求2所述的一种基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅的马赫曾德尔干涉非易失性多级光开关的制备方法，其特征在于，利用不同激光功率的793nm连续激光器对打孔处镀制的Ge₂Sb₂Te₅薄膜进行辐照，实现Ge₂Sb₂Te₅从非晶态到晶态的多级光开关调制；所述的不同激光功率的793nm连续激光器的功率范围为6-10mW。

4.根据权利要求2所述的一种基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅的马赫曾德尔干涉非易失性多级光开关的制备方法，其特征在于，利用532nm脉冲激光器对打孔处镀制的Ge₂Sb₂Te₅薄膜进行辐照，实现Ge₂Sb₂Te₅从晶态到非晶态的光开关调制；所述的532nm脉冲激光器激光功率为45mW。

5.根据权利要求2所述的一种基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅的马赫曾德尔干涉非易失性多级光开关的制备方法，其特征在于，光纤中的纤芯光在第一个“花生型”光纤微结构中被分为两束，一束进入包层为包层模，一束仍留在纤芯为纤芯模，两束光传播一定距离后，在第二个“花生型”光纤微结构处，纤芯中的光与包层中的光会被合为一束，满足干涉条件的纤芯模和包层模会产生干涉现象；

光纤中纤芯模与包层模的相位差可表示为：

式(1)中的和分别是纤芯模与包层模的有效折射率，L是干涉臂长度，Δn_eff是纤芯模与包层模的有效折射率之差，λ是干涉峰波长；

光开关的总传输光强可表示为：

式(2)中的I_core和I_cladding为光纤中的纤芯模和包层模的光强；

当干涉臂打孔镀上Ge₂Sb₂Te₅时，随着Ge₂Sb₂Te₅晶化程度的增加，Ge₂Sb₂Te₅的消光系数不断增大，纤芯模和包层模的光强会不断发生衰减，最终总的传输光强不断发生衰减，从而通过干涉峰光强不同程度的衰减来实现多级光强调制。