一种光纤通信技术领域的基于微纳光纤结构的宽谱石墨烯光电导探测器，包括：衬底、微纳光纤、石墨烯薄膜、金属电极和偏置电压，其中：金属电极制作在衬底上，石墨烯薄膜制作在金属电极上并将金属电极分隔为第一电极和第二电极，微纳光纤与石墨烯薄膜相接触，偏置电压连接第一电极和第二电极。本发明专利技术具有宽谱探测、探测效率高、插入损耗小、结构简单的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及的是光纤通信
，具体是一种基于微纳光纤结构的宽谱石墨締 光电导探测器。
技术介绍
随着光电探测技术的日渐成熟、应用范围逐渐扩大，对于探测器探测速率、有效波 长、灵敏度的要求越来越高，而CMOS技术的快速发展也要求光电探测器逐渐向集成化发 展。石墨締能够在宽谱的范围吸收能量产生电子空穴对，使红外到可见到紫外W及兆赫兹 波段的宽谱光电探测成为可能；且石墨締可W与高集成化的娃基器件完美集成，在低功耗、 大范围集成方面具有极大的优势。 经过对现有技术的检索发现，2013年9月麻省理工学院的Ren-JyeShiue和 甘雪涛等人在AppliedPhysicsLetters第103卷24期上发表了学术论文"Enhanced photodetectioningraphene-integratedphotoniccrystalcavity"，提出了通过利用 光子晶体谐振腔中的慢光效应增加石墨締与输入光场的作用。通过光场沿光子晶体表面传 输，大幅度提高了石墨締的光场吸收率。但是由于娃基结构通光的约束，光子晶体中入射光 入射时具有很大的禪合损耗，运在一定程度上也限制了运种光电探测器的探测效率，实验 中观察到的最大探测效率约为0. 6mA/W。 中国专利文献号CN103943715A，公开日2014. 07. 23,公开了一种集成分布布拉格 反射光栅的增强型石墨締波导探测器。其特点是包括：一光波导，形成在衬底纵向的上面； 一绝缘透明薄膜均匀制作在衬底上，并覆盖光波导；一石墨締薄膜制作在绝缘透明薄膜上， 并覆盖条状的该光波导中间部分；一第一金属电极和一第二金属电极，两金属电极均具有 一接触端和条状的电极端，其接触端制作在绝缘透明薄膜上的一侧，其电极端纵向制作在 石墨締薄膜上；一栅电极窗口，其形成于绝缘透明薄膜上，位于暴露的透明绝缘薄膜的任意 表面。该探测器结构较复杂。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出了一种基于微纳光纤结构的宽谱石墨 締光电导探测器。该光电导探测器具有宽谱探测、探测效率高、插入损耗小、结构简单的优 点。 本专利技术是通过W下技术方案实现的： 本专利技术包括：衬底、微纳光纤、石墨締薄膜、金属电极和偏置电压，其中：金属电极 制作在衬底上，石墨締薄膜制作在金属电极上并将金属电极分隔为第一电极和第二电极， 微纳光纤与石墨締薄膜相接触，偏置电压连接第一电极和第二电极。 技术效果 与现有技术相比，本专利技术提出的基于微纳光纤结构的宽谱石墨締光电导探测器结 构简单，可W较好的与光纤系统相结合，更适合石墨締材料在光纤通信系统的研究。同时， 由于微纳光纤的插入损耗几乎可W忽略，所W运种结构能够将入射光最大限度的输入到系 统中与石墨締相互作用，显著提升光电探测效率。另外，运种结构对石墨締的探测波长不会 产生影响，探测波长可W覆盖整个通信波段。最大转换效率能够达到2. 81mA/W，与已有的单 层石墨締光电导探测器相比有很大提升，且探测带宽优于加入了谐振结构的探测器。【附图说明】 图1为本专利技术的器件结构图； 图中：(a)为器件结构示意图，化）为实验中制备的器件显微照片； 图2为本专利技术测试系统结构图； 图中：(a)为待测器件装置图，化）为测试系统示意图； 图3为本专利技术测试结果图； 图4为本专利技术在入射光波长1500~ieOOnm范围内的光电转换效率变化趋势图； 图中：衬底1、微纳光纤2、石墨締薄膜3、金属电极4、第一电极41、第二电极42、偏 置电压5、光纤支架6、激光器7、光纤放大器8、偏振控制器9、功率计10。【具体实施方式】 下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在W本专利技术技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1 阳017] 如图1所示，本实施例包括：衬底1、微纳光纤2、石墨締薄膜3、金属电极4和偏置 电压5,其中：金属电极4制作在衬底1上，石墨締薄膜3制作在金属电极4上并将金属电 极4分隔为第一电极41和第二电极42,微纳光纤2与石墨締薄膜3相接触，偏置电压5连 接第一电极41和第二电极42。 所述的微纳光纤2固定于光纤支架6上，通过光纤支架6上的=维控制旋转按钮 来调节前后、左右、上下S个方向的移动。 如图2 (a)所示，所述的微纳光纤2呈U形搭接于石墨締薄膜3,两端呈拉锥状，微 纳光纤2与石墨締薄膜3依靠分子间范德华力紧密接触，实现微纳光纤2与石墨締薄膜3 接触的精密控制。 如图2(b)所示，微纳光纤2的末端连接功率计10,W观测石墨締薄膜3与微纳光 纤2接触而引起的插损；制作的半径约为1ym的微纳光纤2在不接触石墨締薄膜3时插损 约为1. 07地，将微纳光纤2搭在石墨締薄膜3的表面时，微纳光纤2的插损增大为11. 7地， 可W忽略不计。 如图1和图2所示，在两端金属电极4上加上一个偏置电压5,当向微纳光纤2中 通入一路累浦光时，石墨締薄膜3由于吸收微纳光纤2的倏逝场，可W把一个光子变为一个 电子和一个空穴，在偏置电压作用下，石墨締薄膜3产生的电子-空穴对不会重新结合而是 不断地向两端金属电极4移动，入射光功率越大，石墨締薄膜3转换的光子越多，器件中的 载流子浓度越高，整个器件的电阻越小。 将不同光功率情况下测得的电流与不加偏置电压5测得的暗电流之差定义为光 电流。如图3(a)所示，当微纳光纤2中通入累浦光后，整个器件的电阻有明显的降低，电 流-电压曲线与不加入累浦光的电流-电压曲线相比有明显的偏移。微纳光纤2中通入不 同光功率的累浦光时，从图3(b)可W看出，随着入射光功率的增大，整个器件的电阻呈现 逐渐变小的趋势，光电流逐渐增大。 本探测器的响应率定义为光电流与入射光功率的比值，即VH 不同光功率的累浦光照射时，从图3(c)中可W得出结论，随着入射光功率的逐渐 增大，光电流变化逐渐变缓，运主要是与石墨締的饱和吸收特性有关。如图3(d)，随着入射 光功率逐渐增大，整个器件的响应率逐渐降低，在入射光功率为3地m时，响应率达到最大， 约为 2. 81mA/W。 阳02引如图4所示，当向微纳光纤2中通入光功率为14地m、波长1500~ieOOnm的累浦 光时，光电响应率呈现平稳的变化趋势，表明光电导探测器具有通信波段宽谱稳定探测的 特性。【主权项】1. 一种基于微纳光纤结构的宽谱石墨烯光电导探测器，其特征在于，包括：衬底、微纳 光纤、石墨烯薄膜、金属电极和偏置电压，其中：金属电极制作在衬底上，石墨烯薄膜制作在 金属电极上并将金属电极分隔为第一电极和第二电极，微纳光纤与石墨烯薄膜相接触，偏 置电压连接第一电极和第二电极。2. 根据权利要求1所述的基于微纳光纤结构的宽谱石墨烯光电导探测器，其特征是， 所述的微纳光纤固定于光纤支架上，通过支架上的三维控制旋转按钮来调节前后、左右、上 下三个方向的移动。3. 根据权利要求1所述的基于微纳光纤结构的宽谱石墨烯光电导探测器，其特征是， 所述的微纳光纤呈U形与石墨烯薄膜表面相接触，两端呈拉锥状，微纳光纤与石墨烯薄膜 依靠分子间范德华力紧密接触，实现微纳光纤与石墨烯薄膜接触的精密控制。4. 根据权利要求1所述的基于微纳光纤结构的宽谱石墨烯光电导探测器，其特征是， 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于微纳光纤结构的宽谱石墨烯光电导探测器，其特征在于，包括：衬底、微纳光纤、石墨烯薄膜、金属电极和偏置电压，其中：金属电极制作在衬底上，石墨烯薄膜制作在金属电极上并将金属电极分隔为第一电极和第二电极，微纳光纤与石墨烯薄膜相接触，偏置电压连接第一电极和第二电极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：毛俊明，周换颖，孙晓文，潘听，邱辞源，苏翼凯，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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