[发明专利]一种基于相变材料Ge2

说明书

本发明提供了一种基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅的马赫曾德尔干涉非易失性多级光开关，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。本发明提出利用光纤烧球熔接、磁控溅射镀膜以及光纤打孔技术进行非易失性光开关的制作，形成干涉臂中间打孔镀GST的“花生型”马赫曾德尔干涉结构，制作简单成本低，在可重构光子器件及非易失性光开关领域应用前景广阔。

技术领域

本发明属于非易失性光开关技术领域，特别涉及一种基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅(GST)的马赫曾德尔干涉非易失性多级光开关及其制备方法。

背景技术

随着5G的普及和云端设备的大量增加，需要在线存储和处理大量数据，因此要求数据存储和处理更加迅速。但是，现代计算机系统基于冯诺伊曼架构，处理器和存储器时空分离，即处理器只负责计算，存储器只负责存储，然而处理器的运算速度不断提升，存储器的访问速度却提升不大，这导致处理器每运算一次，要花大量的时间去等存储器传输数据，最终导致计算机的整体运算速度下降，并浪费大量能量，这就是著名的冯诺伊曼瓶颈。因此，需要以某种方式将运算和存储两个基本任务融合在一起。算存一体芯片是最近热门的解决方案，核心思想是直接用存储器进行数据运算，而非易失性光开关是其中的核心器件。光开关的非易失性是指在没有恒定的外部激励源时，器件的开关状态不会突然消失，会被长期保留。非易失性光开关切换速度快、功耗低，对实现可重构光子器件，加速冯诺依曼瓶颈具有重要意义。

非易失性光开关很多是基于硅基光刻平台，利用电子束光刻技术在轨迹平台上刻蚀马赫曾德尔干涉波导，在干涉臂波导上镀GST实现非易失性光开关，但是波导的刻蚀过程繁琐且成本高，且硅基波导受温度影响较大，难以保证光开关的稳定性，限制了非易失性光开关的实际应用。基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅的马赫曾德尔非易失性多级光开关在光纤平台上实现，光纤在现代电信基础设施中扮演着重要角色，具有在线传输数据和快速传输数据的优势，光纤平台的马赫曾德尔非易失性光开关不仅可以实现可重构，还可以传输互联，在未来“算、存、传”一体的云计算中潜力巨大，并且光纤平台的马赫曾德尔干涉非易失性光开关还具有制备简单成本低的优势。

发明内容

为了实现以上要求，本发明提供了一种基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅的马赫曾德尔干涉非易失性多级光开关及其制备方法。本发明的目的在于提供一种非易失性光开关以实现不需要外部激励源的多级光开关调制。

本发明的技术方案是：

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，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。

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，包括如下步骤：