一种石墨烯电光调制器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯电光调制器及其制备方法，涉及电光调制器领域，其包括衬底以及形成于衬底上的马赫泽德干涉仪结构；所述马赫泽德干涉仪结构包括石墨烯垂直混合等离子光波导；所述石墨烯垂直混合等离子光波导包括：第一高折射率材料层、第二高折射率材料层、第二金属电极材料层、第一低折射率材料层、第二低折射率材料层、第二石墨烯材料层、绝缘材料层、第一石墨烯材料层以及第三石墨烯材料层。该调制器可实现高调节效率和带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯电光调制器及其制备方法
本专利技术属于电光调制器领域，具体涉及一种石墨烯电光调制器及其制备方法。
技术介绍
在光电子集成电路中，光学调制器是最重要的集成器件之一，它将电信号转换成高码率的光数据。光学调制器是利用材料具有热光效应、电光效应、磁光效应、电吸收效应，来调制光的相位、振幅、偏振。通常设计的器件结构类型有马赫泽德干涉仪、微环谐振器、光子晶体，但他们都存在很多缺点，如：调制效率不高、响应速率慢、操作带宽小、对温度变化敏感、体积大等。石墨烯作为一种新型材料具有优异的光电子学特性，例如，宽带光响应、与光的强相互作用，超快载流子迁移速率等，结合硅基光波导结构，可以实现对光的宽带、高效调制。石墨烯光调制器的基本原理是通过外部驱动电压调节石墨烯的费米能级(能带结构)，实现光强度变化(即开关)。鉴于现有技术中存在的光学调制器的上述缺点，目前存在的问题是急需研究开发一种通过增强石墨烯和光的相互作用来提高调制效率和调制宽带的石墨烯电光调制器及其制备方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯电光调制器及其制备方法。本专利技术提供的石墨烯电光调制器中包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯电光调制器，其包括：衬底(10)，其长度、宽度和高度方向分别定义为第I方向、第II方向和第III方向；以及形成于所述衬底(10)上的马赫泽德干涉仪结构(11)；其中，所述马赫泽德干涉仪结构(11)包括石墨烯垂直混合等离子光波导(14)，所述石墨烯垂直混合等离子光波导(14)在所述第II方向上包括：第二金属电极材料层(302)；位于所述第二金属电极材料层(302)两侧的第一高折射率材料层(201)和第二高折射率材料层(202)；位于所述第一高折射率材料层(201)与所述第二金属电极材料层(302)之间的第一低折射率材料层(401)和位于所述第二金属电极材料层(302)与所述第二高折...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯电光调制器，其包括：衬底(10)，其长度、宽度和高度方向分别定义为第I方向、第II方向和第III方向；以及形成于所述衬底(10)上的马赫泽德干涉仪结构(11)；其中，所述马赫泽德干涉仪结构(11)包括石墨烯垂直混合等离子光波导(14)，所述石墨烯垂直混合等离子光波导(14)在所述第II方向上包括：第二金属电极材料层(302)；位于所述第二金属电极材料层(302)两侧的第一高折射率材料层(201)和第二高折射率材料层(202)；位于所述第一高折射率材料层(201)与所述第二金属电极材料层(302)之间的第一低折射率材料层(401)和位于所述第二金属电极材料层(302)与所述第二高折射率材料层(202)之间的第二低折射率材料层(402)；以及彼此分离的第一石墨烯材料层(601)、第二石墨烯材料层(602)和第三石墨烯材料层(603)；所述第二石墨烯材料层(602)位于所述第二金属电极材料层(302)上且其两端分别延伸至所述第一高折射率材料层(201)和所述第二高折射率材料层(202)的至少部分表面上；所述第一石墨烯材料层(601)的一端至少延伸至所述第一低折射率材料层(401)靠近所述第二金属电极材料层(302)的侧边；所述第三石墨烯材料层(603)的一端至少延伸至所述第二低折射率材料层(402)靠近所述第二金属电极材料层(302)的侧边。2.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述石墨烯垂直混合等离子光波导(14)还包括绝缘材料层(501)，所述绝缘材料层(501)位于所述第一石墨烯材料层(601)和所述第三石墨烯材料层(603)的下方区域内所有结构的表面上。3.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述马赫泽德干涉仪结构(11)还包括位于所述石墨烯垂直混合等离子光波导(14)在所述第II方向两侧的第一金属电极材料层(301)和第三金属电极材料层(303)。4.根据权利要求3所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述第一石墨烯材料层(601)的另一端延伸至所述第一金属电极材料层(301)的至少部分表面上；所述第三石墨烯材料层(603)的另一端延伸至所述第三金属电极材料层(303)的至少部分表面上。5.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述第一高折射率材料层(201)与所述第二高折射率材料层(202)的折射率相同或不相同，各自独立地为1.8-4.2；所述第一低折射率材料层(401)与所述第二低折射率材料层(402)的折射率相同或不相同，各自独立地为1.0-2.5。6.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述第一石墨烯材料层(601)、所述第二石墨烯材料层(602)与所述第三石墨烯材料层(603)在所述第III方向上的长度相同或不相同，各自独立地为0.35-3.5nm；所述第一石墨烯材料层(601)、所述第二石墨烯材料层(602)与所述第三石墨烯材料层(603)在所述第II方向上的长度相同或不相同，各自独立地为1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓，肖希，张宇光，陈代高，李淼峰，冯朋，王磊，余少华，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，武汉光谷信息光电子创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42