[发明专利]一种基于模式可选择调制的聚合物波导光开关及其制备方法

权利要求书

1.一种基于模式可选择调制的聚合物波导光开关，其特征在于：由衬底(21)、聚合物下包层(22)、矩形结构的光波导芯层(23)、聚合物上包层(29)和石墨烯电容器(24)组成；聚合物下包层(22)制备在衬底21之上，聚合物上包层(29)制备在聚合物下包层(22)之上，矩形结构的光波导芯层(23)被包覆在聚合物下包层(22)和聚合物上包层(29)之中；石墨烯电容器位于光波导芯层(23)的中心位置，为双层石墨烯结构，由下层的第一单层石墨烯(244)、中间的电介质绝缘层(245)、上层的第二单层石墨烯(243)、第一金属接触电极(241)和第二金属接触电极(242)组成；第一单层石墨烯(244)和第二单层石墨烯(243)所在的平面分别平行于衬底(21)的表面；聚合物上包层(29)和聚合物下包层(22)间形成台阶结构，即在聚合物上包层(29)的两侧各露出一定区域的聚合物下包层(22)；与第一单层石墨烯(244)一体结构的石墨烯窄条向一侧延伸出光波导芯层(23)和聚合物上包层(29)至聚合物下包层(22)露出的一侧上表面靠近边缘处，在该石墨烯窄条的表面上制备第一金属接触电极(241)；与第二单层石墨烯(243)一体结构的另一石墨烯窄条向另一侧延伸出光波导芯层(23)和聚合物上包层(29)至聚合物下包层(22)露出的另一侧上表面靠近边缘处，在该另一石墨烯窄条的表面上制备第二金属接触电极(242)；第一单层石墨烯(244)和第二单层石墨烯(243)所在平面构成聚合物下包层(22)和聚合物上包层(29)的层间分界面。

2.如权利要求1所述的一种基于模式可选择调制的聚合物波导光开关，其特征在于：衬底(21)为二氧化硅、氮化硅、硅中的任意一种，其宽度为1～3mm，厚度为300～800μm；聚合物下包层(22)和聚合物上包层(29)的材料为EpoCore、EpoClad、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯中的任意一种，聚合物下包层(22)的厚度为10～20μm，宽度与衬底(21)的宽度相同；矩形结构的光波导芯层(23)为少模波导，材料为SU-8 2002、SU-8 2005、聚碳酸酯、聚酰亚胺中的任意一种，宽度为5～15μm，厚度为5～15μm；聚合物上包层(29)的厚度为15～20μm，宽度为100～1500μm；第一单层石墨烯(244)和第二单层石墨烯(243)的厚度相同为0.35～0.7nm，石墨烯电容器的有效宽度的0.5～2μm，电介质绝缘层(242)的厚度为5～20nm，其宽度为0.5～2μm，与石墨烯电容器的有效宽度相等；第一金属接触电极(241)和第二金属接触电极(242)的材料为银、金、铝、铂中的一种或者多种金属组成的合金，厚度相同为100～300nm，宽度相同为50～100μm，长度相同为50～100μm，与矩形结构的光波导芯层(23)中心位置的距离为100～800μm。