基于d型超细光纤的石墨烯吸收型电光调制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电光调制器，属光电子技术领域，更具体的说是涉及一种基于D型超细光纤的石墨烯吸收型电光调制器。
【背景技术】
[0002]光调制器是光通信系统的基础和关键部件，其功能是改变通过光调制器的光载波的强度、相位、偏振等特性，将电信号加载到光载波上。
[0003]石墨烯是一种蜂窝形的二维六方碳结构材料，是一种新型的材料，它在室温下具有200，000cm2/Vs的载流子迀移率，大约是硅材料的载流子迀移率100倍以上，意味着基于石墨烯的电子器件可以在超高速率下工作，并被认为在未来是传统的半导体材料的理想代替者。
[0004]目前基于石墨烯材料的光学调制器已经得到广泛的研究，大多都是基于光波导结构或普通光纤结构，将偏置电压作用于石墨烯薄片上，以改变石墨烯材料本身的费米能级来改变光波导或光纤对入射光的折射率或吸收率，从而达到对入射光的相位或振幅的调制(见文南犬 Ming Liu, Xiaobo Yin, Ulin-Avila, et al.A graphene-based broadbandoptical modulator.Nature, 2011, Vol 474, p64-67) 和 Feng Zhou, Ran Hao,Xiao-Feng Jinj et al.A Graphene-Enhanced Fiber-Optic Phase Modulator WithLarge Linear Dynamic Range.1EEE Photonics Technology Letters, 2014， Vol 26)0
[0005]基于光波导结构的石墨烯电光调制器，例如申请号为201210397252.3的发明专利公开了包括石墨烯的光学调制器:包括第一石墨烯和第二石墨烯，在半导体层的上表面；第一电极在第一石墨烯上，以及第二电极在第二石墨烯上；第一石墨烯和第二石墨烯各自的侧表面彼此分离；半导体层的第一脊部和第二石墨烯上的第二脊部构成光波导，且第一和第二石墨烯在垂直于半导体层的方向上位于光波导的中心部分。
[0006]又如申请号为201310431112.8的发明专利公开了一种新型的石墨烯电光调制器结构，包括石墨烯脊型光波导、硅层和二氧化硅基片，二氧化硅基片上沉积硅层，再在硅层上平行设置两条石墨烯脊型光波导；石墨烯脊型光波导由两层厚度相等的硅波导层和二氧化硅基片构成，硅波导层制作在二氧化硅基片上，硅波导层间区域设有两层石墨烯层和三层氧化铝隔离层，从上而下的顺序为氧化铝隔离层、石墨烯层、氧化铝隔离层、石墨烯层、氧化铝隔离层。
[0007]正如上面讲述的现有基于光波导结构的石墨烯电光调制器，是将较小尺寸的石墨烯薄片转移至较小尺寸的光波导之上，制备过程中不可避免的存在着石墨烯薄片与光波导对准的问题以及波导与光纤耦合的问题，工艺难度较大。
[0008]基于普通光纤结构，如申请号为201110457783.2的发明专利公开了基于D型光纤的石墨烯电光调制器及其制备方法，包括将光纤上一段制作成D型凹槽，在D型光纤表面敷设有石墨烯，在石墨烯的一端制备有金属电极及引线，所述石墨烯薄膜上镀有一层绝缘层；所述绝缘层为A1203或其他具有高介电常数的绝缘层，所述绝缘层镀设在石墨烯薄膜金属电极及引线旁边；所述的金属电极及引线为导电性电极，所述导电性电极是Au或者Pt。
[0009]正如上面讲述的基于普通光纤结构的石墨烯电光调制器，虽然同样可以实现对光信号的调制，但需要较长的调制区域才能实现有效的光波调制，达到良好的消光比，甚至需要cm量级长度的调制区域，且此结构需要将相对较小尺寸的石墨烯薄片转移至光纤D型凹槽表面，存在石墨烯薄片与光纤之间的对准问题。
[0010]正如上述现有的基于光波导结构或普通光纤结构的石墨烯电光调制器存在的问题，都是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0011]
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于D型超细光纤的石墨烯吸收型电光调制器，解决了以往电光调制器制备难度大、石墨烯与光纤对准不便的问题。
[0012]为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:
基于D型超细光纤的石墨烯吸收型电光调制器，包括基底层，基底层的上端两侧分别设置有第一支柱和第二支柱，第一支柱和第二支柱的上端从下往上依次设置有第一石墨烯层、绝缘层及第二石墨烯层；该电光调制器还包括第一电极、第二电极及D型超细光纤，所述第一电极位于第一支柱上方外侧且直接与第一石墨烯层连接，所述第二电极位于第二支柱上方外侧且直接与第二石墨烯层连接，所述D型超细光纤的抛光面贴附在第二石墨烯层的上表面中部。
[0013]作为本发明的第一个优化方案，所述D型超细光纤的直径为l~5Pm。
[0014]作为本发明的第二个优化方案，所述D型超细光纤由普通光纤加热拉伸制成，D型超细光纤中段抛光形成D型凹槽，D型凹槽的抛光面贴附在第二石墨烯层的上表面中部。
[0015]作为本发明的第三个优化方案，所述绝缘层由绝缘材料构成，该绝缘材料可以是硅氧化物、硅氮氧化物或硼氮化物。
[0016]作为本发明的第四个优化方案，所述第一电极和/或第二电极的材质为金、银、铜、铂、钛、镍、钴、钯中的任意一种或任意两种以上的合金。
[0017]作为本发明的第五个优化方案，所述基底层上端面还设置有第三支柱和第四支柱，所述D型超细光纤的两端分别固定在第三支柱和第四支柱上。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1、本发明采用D型超细光纤能将更多的光场能量分布在纤芯外面，石墨烯费米能级的改变对其光吸收影响显著，加上使用D型抛光的超细光纤作为调制区域，石墨烯与光可以充分的相互作用，因此较小的器件尺寸即可实现有效光波调制，且具有调制速率高，功耗低的优点。
[0019]2、本发明将预先制备好的石墨烯层作为基底，D型超细光纤抛光面直接贴附于石墨烯层基底之上，免去了现有石墨烯电光调制器中石墨烯转移放置时与光波导的对准难题，制备工艺简单，易于实现。
[0020]3、本发明的电光调制器直接在D型超细光纤上制备，无需波导光纤耦合，插入损耗低。
【附图说明】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0022]图1是本发明的横截面示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3为本发明实施例的TE模的模场分布图；
图4为本发明实施例的TE模吸收系数随石墨烯化学势能变化的示意图；
图中的标号分别表不为:1-基底层；2_第二支柱；3_第一支柱；4_绝缘层；5_第一石墨烯层；6_第二石墨烯层；7_第一电极；8_第二电极；9-D型超细光纤；10_第三支柱；Il-第四支柱。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实