[发明专利]一种基于MXene Ti3

说明书

本发明提供了一种基于MXene Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;/PDMS的全光相位调制器件以及调制方法。该全光相位调制器件由光纤干涉仪、MXene Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;二维材料、PDMS材料组成，MXene Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;二维材料沉积到光纤干涉仪的无芯光纤Ⅱ表面，光纤干涉仪的无芯光纤I和Ⅱ表面还涂覆有PDMS材料制作完成全光相位调制器。基于MXene Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;二维材料高光热转化效率以及PDMS材料的高热光系数，将激励光的变化转化为PDMS材料折射率的变化，光纤干涉仪感知到PDMS材料的折射率变化，引发输出干涉光谱的波长漂移及相位变化。本发明优化了相位调制的灵敏度，减小了器件尺寸，增强了器件的可靠性及实用性。

技术领域

本发明涉及光学调控技术领域，具体涉及一种基于MXene Ti₃C₂T_x/PDMS的全光相位调制器件以及调制方法。

背景技术

5G信息时代的快速发展对信息处理及调制应用提出了更高的要求。与传统的电光调制器相比，全光调制器具有响应速度快，低功耗，宽带宽等优势，已成为当前的研究热点。

目前，实现全光调制的方法主要基于光热效应、光学克尔效应和饱和吸收效应三大类原理机制，其中基于MXene Ti₃C₂T_x(碳化钛)二维材料的光热效应实现的全光相位调制器见诸报道。具体而言，现有传统技术一般将MXene Ti₃C₂T_x二维材料涂敷在干涉型光纤上(一般为锥形光纤)，同时通入两束不同波段的信号光和激励光，得益于MXene Ti₃C₂T_x二维材料优异的光热转换效率，激励光能量被高效率转化为热量，进而改变干涉型光纤的有效折射率差，形成信号光的干涉光谱的波长漂移。通过控制激励光功率变化，实现对信号光干涉光谱波长的动态调制，从而最终实现相位调制。

然而，传统基于MXene Ti₃C₂T_x材料的全光相位调制器主要存在两点不足。第一，其相位调制灵敏度普遍较低(灵敏度数值一般小于0.5nm/mW)。第二，已报道的主流光纤全光调制器件的结构通常基于锥形光纤，然而锥形光纤的直径通常在10μm甚至更低，存在结构脆弱，且裸纤对光热效应产生的热量利用率低等主要不足，极大的限制了全光相位调制器件的实际应用范围及领域，由此引出本申请发明的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于两种不同材料(MXene Ti₃C₂T_x/PDMS，英文全称：Polydimethylsiloxane，中文名：聚二甲基硅氧烷，下同)相结合的全光相位调制器以及调制方法，得益于PDMS材料的高热光转化系数，大功率激励光入射MXene Ti₃C₂T_x产生的热量可以高效率转化为PDMS自身折射率变化，进而被光纤干涉仪感知，从而解决传统全光相位调制器的相位调制灵敏度不高的技术问题。

本发明的全光相位调制器采用的PDMS材料也被用做全光相位调制器件的封装材料，不仅解决了传统全光相位调制器结构脆弱的技术问题，同时保证激励光输入MXeneTi₃C₂T_x产生的热量包裹在有限空间内，防止热量外溢，从而解决了热量利用率不高的技术问题

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：