基于石墨烯的波导路径选择器制造技术

本发明专利技术公开一种基于石墨烯的波导路径选择器，包括选择器本体，该选择器整体呈一长方体，且该选择器主要由石墨烯材料制成的石墨烯层，半导体材料制成的连续涂层和间断凹槽层，以及非导电材料制成的基片层、正阶梯体、填充层和凹阶梯体组成。本发明专利技术利用了石墨烯所具有的电压可调特性来构建一个波导路径选择器，这样能够通过不断改变电压从而控制SPP波在石墨烯上不同区域的导通与断开，进而实现波导路径选择。此外，本发明专利技术还利用了石墨烯的电导率的虚部大于零时会表现出金属性，且电磁波进入后不会产生较大衰减的特性，使得SPP波在波导路径选择器中传播的距离相对较远。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种基于石墨烯的波导路径选择器，包括选择器本体，该选择器整体呈一长方体，且该选择器主要由石墨烯材料制成的石墨烯层，半导体材料制成的连续涂层和间断凹槽层，以及非导电材料制成的基片层、正阶梯体、填充层和凹阶梯体组成。本专利技术利用了石墨烯所具有的电压可调特性来构建一个波导路径选择器，这样能够通过不断改变电压从而控制SPP波在石墨烯上不同区域的导通与断开，进而实现波导路径选择。此外，本专利技术还利用了石墨烯的电导率的虚部大于零时会表现出金属性，且电磁波进入后不会产生较大衰减的特性，使得SPP波在波导路径选择器中传播的距离相对较远。【专利说明】
本专利技术涉及石墨烯
，具体涉及一种基于石墨烯的波导路径选择器。 基于石墨烯的波导路径选择器
技术介绍
目前大部分波导（如矩形波导、圆波导或介质波导等）均是单路径地传输。若想 要获得多路径的选择传输，则必须在选时进行物理结构上改变方可实现，这样就非常的不 方便，而且也不容易实现。此外，SPP波（表面等离子波）只能在显金属性的材料中传播， 对于导体，其金属性虽然比较的好，但电磁波一旦进入其中就会由于趋肤效应急剧衰减，致 使电磁波在导体中传播距离十分有限。 石墨烯（Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳 原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材 料。石墨烯具有很多优良特性，近年随着它的成功制取，吸引了众多的科学家与工程师的研 究兴趣。由于其具有电压可调特性，使得在一定的电压条件下导通或截止SPP波（表面等 离子波）。若能够利用该特点，不断改变电压从而实现石墨烯不同区域SPP波的导通与断 开，则能够实现波导路径选择。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有波导要获得多路径的选择传输，必须在选时进 行物理结构上改变方可实现的不足，提供一种基于石墨烯的波导路径选择器。 为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的： 一种基于石墨烯的波导路径选择器，包括选择器本体，该选择器整体呈一长方体， 且该选择器主要由石墨烯材料制成的石墨烯层，半导体材料制成的连续涂层和间断凹槽 层，以及非导电材料制成的基片层、正阶梯体、填充层和凹阶梯体组成。 基片层为长方体结构。石墨烯层覆在该基片层的上表面。 正阶梯体为正阶梯结构。即正阶梯体的上表面为水平面，正阶梯体的下表面为阶 梯面，正阶梯体的左侧面和右侧面均为垂直面。上述正阶梯体的阶梯延伸方向与基片层的 长度方向一致，且正阶梯体的长度等于基片层的长度。正阶梯体的宽度小于基片层的宽度。 正阶梯体设置在基片层的下方，且正阶梯体的上表面与基片层的下表面相贴。 连续涂层连续式地覆在正阶梯体的整个下表面上，即阶梯面的每级台阶的表面和 连接每两级台阶的立面上均覆有连续涂层。 凹阶梯体为内陷阶梯结构。即凹阶梯体的上表面为一个阶梯形凹槽面，该阶梯形 凹槽面由多级凹槽所组成，每级凹槽对应于正阶梯体阶梯面的一级台阶，且凹槽每级凹槽 均呈凹字形或均呈L形，凹阶梯体的下表面为水平面，凹阶梯体的左侧面和右侧面均为垂 直面。上述凹阶梯体的阶梯延伸方向与基片层的长度方向一致，且凹阶梯体的长度等于基 片层的长度。凹阶梯体的宽度等于基片层的宽度。凹阶梯体置于在正阶梯体的下方，且凹 阶梯体与正阶梯体之间存在一定的间隙。 toon] 间断凹槽层间断式地覆在凹阶梯体的上表面上，即仅在阶梯形凹槽的每级凹槽的 表面覆有间断凹槽层。 填充层填充在间断凹槽层与正阶梯体之间的间隙处，以及填充在间断凹槽层与基 片层之间的间隙处。 上述方案中，所述正阶梯体可以设置在基片层的下方的中部。即正阶梯体的左侧 面与基片层的左侧面在水平方向上存在一定的距离，正阶梯体的右侧面与基片层的右侧面 在水平方向上也存在一定的距离。此时，凹阶梯体的阶梯形凹槽的每级凹槽均呈凹字形。 上述方案中，所述正阶梯体设置在基片层的下方的正中部，即正阶梯体的宽度中 心线与基片层的宽度中心线垂直相对，即这2条宽度中心线处于同一垂直平面上。 上述方案中，所述正阶梯体的宽度最好等于基片层的宽度的1/3。 上述方案中，所述正阶梯体也可以设置在基片层的下方的一侧。即正阶梯体的左 侧面与基片层的左侧面在水平方向上存在一定的距离，正阶梯体的右侧面与基片层的右侧 面水平相对。或者阶梯层的左侧面与基片层的左侧面水平相对，正阶梯体的右侧面与基片 层的右侧面在水平方向上存在一定的距离。此时，凹阶梯体的阶梯形凹槽的每级凹槽均呈 L形。 上述方案中，所述连续涂层和间断凹槽层最好均为硅。 上述方案中，所述基片层、正阶梯体、填充层和凹阶梯体均为氧化铝。 上述方案中，所述正阶梯体的台阶级数和凹槽的级数最好设为5级。 与现有技术相比，本专利技术利用了石墨烯所具有的电压可调特性来构建一个波导路 径选择器，这样能够通过不断改变电压从而控制SPP波在石墨烯上不同区域的导通与断 开，进而实现波导路径选择。此外，本专利技术还利用了石墨烯的电导率（σ = 〇 ' _j〇 ")的 虚部σ "大于零时会表现出金属性，且电磁波进入后不会产生较大衰减的特性，使得SPP 波在波导路径选择器中传播的距离相对较远。 【专利附图】【附图说明】 图1为基于石墨烯的波导路径选择器的主视立体图。 图2为图1的简化左侧图（为视图清晰，本图仅画出一个间断凹槽层）。 图3为图1的俯视立体图。 图4为电导率虚部与电场强度的关系图。 图中标号：1、石墨烯层；2、基片层；3、正阶梯体；4、填充层；5、凹阶梯体；6、连续 涂层；7、间断凹槽层。 【具体实施方式】 一种基于石墨烯的波导路径选择器，如图1所示，包括选择器本体，该选择器整体 呈一长方体，其主要由石墨烯材料制成的石墨烯层1，半导体材料制成的连续涂层6和间断 凹槽层7,以及非导电材料制成的基片层2、正阶梯体3、填充层4和凹阶梯体5组成。在本 专利技术优选实施例中，所述连续涂层6和间断凹槽层7均为硅。所述基片层2、正阶梯体3、填 充层4和凹阶梯体5为氧化铝。 基片层2为长方体结构。石墨烯层1覆在该基片层2的上表面。正阶梯体3为正 阶梯结构。即正阶梯体3的上表面为水平面，正阶梯体3的下表面为阶梯面，正阶梯体3的 左侧面和右侧面均为垂直面。上述正阶梯体3的阶梯延伸方向与基片层2的长度方向一致， 且正阶梯体3的长度等于基片层2的长度。正阶梯体3的宽度小于基片层2的宽度。正阶 梯体3设置在基片层2的下方，且正阶梯体3的上表面与基片层2的下表面相贴。连续涂 层6连续式地覆在正阶梯体3的整个下表面上，即阶梯面的每级台阶的表面和连接每两级 台阶的立面上均覆有连续涂层6,此时连续涂层6在阶梯延伸方向上始终连续不断。凹阶梯 体5为内陷阶梯结构。即凹阶梯体5的上表面为一个阶梯形凹槽面，该阶梯形凹槽面由多 级凹槽所组成，每级凹槽对应于正阶梯体3阶梯面的一级台阶，且凹槽每级凹槽均呈凹字 形或均呈L形，凹阶梯体5的下表面为水平面，凹阶梯体5的左侧面和右侧面均为垂直面。 上述凹阶梯体5的阶梯延伸方向与基片层2的长度方向一致，且凹阶梯体5的长度等于基 片层2的长度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于石墨烯的波导路径选择器，包括选择器本体，其特征在于：该选择器整体呈一长方体，且该选择器主要由石墨烯材料制成的石墨烯层(1)，半导体材料制成的连续涂层(6)和间断凹槽层(7)，以及非导电材料制成的基片层(2)、正阶梯体(3)、填充层(4)和凹阶梯体(5)组成；基片层(2)为长方体结构；石墨烯层(1)覆在该基片层(2)的上表面；正阶梯体(3)为正阶梯结构；即正阶梯体(3)的上表面为水平面，正阶梯体(3)的下表面为阶梯面，正阶梯体(3)的左侧面和右侧面均为垂直面；上述正阶梯体(3)的阶梯延伸方向与基片层(2)的长度方向一致，且正阶梯体(3)的长度等于基片层(2)的长度；正阶梯体(3)的宽度小于基片层(2)的宽度；正阶梯体(3)设置在基片层(2)的下方，且正阶梯体(3)的上表面与基片层(2)的下表面相贴；连续涂层(6)连续式地覆在正阶梯体(3)的整个下表面上，即阶梯面的每级台阶的表面和连接每两级台阶的立面上均覆有连续涂层(6)；凹阶梯体(5)为内陷阶梯结构；即凹阶梯体(5)的上表面为一个阶梯形凹槽面，该阶梯形凹槽面由多级凹槽所组成，每级凹槽对应于正阶梯体(3)阶梯面的一级台阶，且凹槽每级凹槽均呈凹字形或均呈L形，凹阶梯体(5)的下表面为水平面，凹阶梯体(5)的左侧面和右侧面均为垂直面；上述凹阶梯体(5)的阶梯延伸方向与基片层(2)的长度方向一致，且凹阶梯体(5)的长度等于基片层(2)的长度；凹阶梯体(5)的宽度等于基片层(2)的宽度；凹阶梯体(5)置于在正阶梯体(3)的下方，且凹阶梯体(5)与正阶梯体(3)之间存在一定的间隙；间断凹槽层(7)间断式地覆在凹阶梯体(5)的上表面上，即仅在阶梯形凹槽的每级凹槽的表面覆有间断凹槽层(7)；填充层(4)填充在间断凹槽层(7)与正阶梯体(3)之间的间隙处，以及填充在间断凹槽层(7)与基片层(2)之间的间隙处。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜彦南，王扬，袁锐，曹卫平，王娇，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45