一种表面光波导相位调制器、方法、设备及存储介质与流程

本申请涉及表面光波导相位调制，尤其涉及一种表面光波导相位调制器、方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、表面光波导相位调制器是一种用于在集成光学器件中调制光信号相位的装置。随着光学产品往小型化、高度集成化发展，调制器件需要以更小尺寸进行高效率地相位调控。目前较为新颖的亚波长调制器有利用金属纳米结构的超表面相位调制器与等离子体调制器，它们都可通过纳米级别尺寸结构实现光相位调制。然而普通金属在超表面和等离子体调制器中表现出较弱的电光效应，这可能导致调制深度受到限制，难以实现较大的相位调制，并且较弱的电光效应可能会导致相位调制的响应速度缓慢，从而影响调制效率。

2、因此，发明人提供了一种表面光波导相位调制器、方法、设备及存储介质。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本申请实施例提供了一种表面光波导相位调制器、方法、设备及存储介质，要解决的技术问题是：现有的表面光波导相位调制器的调制性能不足。

3、(2)技术方案

4、第一方面，本申请实施例提供了一种表面光波导相位调制器，包括石墨烯片、介质衬底与背栅电极；所述石墨烯片用于引导石墨烯等离激元进行传播，并产生相位调制；所述介质衬底用于托衬所述石墨烯片；所述背栅电极设置于所述介质衬底下方，用于通过施加背栅电压来调节石墨烯表面局域载流子浓度，从而改变石墨烯等离激元的相速度进行相位调制。

5、在其中一个实施例中，所述石墨烯片为单层石墨烯片。

6、在其中一个实施例中，所述介质衬底为二氧化硅衬底。

7、在其中一个实施例中，所述表面光波导相位调制器包括背景区域和相位调制区域；所述背栅电极对所述背景区域施加第一背栅电压，对所述相位调制区域施加第二背栅电压。

8、在其中一个实施例中，所述背栅电极还用于通过调节所述第一背栅电压来调节所述背景区域的石墨烯费米能，通过调节所述第二背栅电压来调节所述相位调制区域的石墨烯费米能。

9、第二方面，本申请实施例提供了一种表面光波导相位调制方法，应用于如上所述的表面光波导相位调制器，包括：

10、在表面光波导相位调制器的相位调制区域的输入端输入信号光；

11、通过调节背栅电压分别调节所述表面光波导相位调制器的背景区域和所述相位调制区域的石墨烯费米能，使得所述相位调制区域的输出端输出的信号光的相位发生改变。

12、在其中一个实施例中，所述通过调节背栅电压分别调节所述表面光波导相位调制器的背景区域和所述相位调制区域的石墨烯费米能，使得所述相位调制区域的输出端输出的信号光的相位发生改变，包括：

13、通过调节第一背栅电压来调节所述背景区域的石墨烯费米能；

14、根据所述背景区域的石墨烯费米能，通过调节第二背栅电压来调节所述相位调制区域的石墨烯费米能，使得所述相位调制区域的石墨烯等离激元的相速度被改变，从而使得所述相位调制区域的输出端输出的信号光的相位发生改变。

15、在其中一个实施例中，所述石墨烯费米能的调节范围为0.3ev至0.8ev。

16、第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上所述的表面光波导相位调制方法。

17、第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的表面光波导相位调制方法。

18、(3)有益效果

19、本申请的上述技术方案具有如下优点：

20、本申请实施例第一方面提供的表面光波导相位调制器，通过石墨烯片引导石墨烯等离激元进行传播，并产生相位调制，通过介质衬底托衬石墨烯片，将背栅电极设置于介质衬底下方，通过施加背栅电压来调节石墨烯表面局域载流子浓度，从而改变石墨烯等离激元的相速度进行相位调制，能够提高表面光波导相位调制器的调制性能。

21、可以理解的是，上述第二方面、第三方面和第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种表面光波导相位调制器，其特征在于，包括石墨烯片、介质衬底与背栅电极；所述石墨烯片用于引导石墨烯等离激元进行传播，并产生相位调制；所述介质衬底用于托衬所述石墨烯片；所述背栅电极设置于所述介质衬底下方，用于通过施加背栅电压来调节石墨烯表面局域载流子浓度，从而改变石墨烯等离激元的相速度进行相位调制。

2.如权利要求1所述的表面光波导相位调制器，其特征在于，所述石墨烯片为单层石墨烯片。

3.如权利要求1所述的表面光波导相位调制器，其特征在于，所述介质衬底为二氧化硅衬底。

4.如权利要求1所述的表面光波导相位调制器，其特征在于，所述表面光波导相位调制器包括背景区域和相位调制区域；所述背栅电极对所述背景区域施加第一背栅电压，对所述相位调制区域施加第二背栅电压。

5.如权利要求4所述的表面光波导相位调制器，其特征在于，所述背栅电极还用于通过调节所述第一背栅电压来调节所述背景区域的石墨烯费米能，通过调节所述第二背栅电压来调节所述相位调制区域的石墨烯费米能。

6.一种表面光波导相位调制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的表面光波导相位调制器，包括：

7.如权利要求6所述的表面光波导相位调制方法，其特征在于，所述通过调节背栅电压分别调节所述表面光波导相位调制器的背景区域和所述相位调制区域的石墨烯费米能，使得所述相位调制区域的输出端输出的信号光的相位发生改变，包括：

8.如权利要求6所述的表面光波导相位调制方法，其特征在于，所述石墨烯费米能的调节范围为0.3ev至0.8ev。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6至8任一项所述的表面光波导相位调制方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至8任一项所述的表面光波导相位调制方法。

技术总结
本申请涉及一种表面光波导相位调制器、方法、设备及存储介质，其中，表面光波导相位调制器包括石墨烯片、介质衬底与背栅电极；所述石墨烯片用于引导石墨烯等离激元进行传播，并产生相位调制；所述介质衬底用于托衬所述石墨烯片；所述背栅电极设置于所述介质衬底下方，用于通过施加背栅电压来调节石墨烯表面局域载流子浓度，从而改变石墨烯等离激元的相速度进行相位调制。本申请能够提高表面光波导相位调制器的调制性能。

技术研发人员：周韫成,陈炯,崔索超,齐志强
受保护的技术使用者：华中光电技术研究所（中国船舶集团有限公司第七一七研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8