The invention discloses a graphene photoelectric modulator based on a slit waveguide. The invention belongs to the field of integrated photon and silicon-based photonics. The optical modulator consists of a substrate layer, a silicon optical waveguide, a dielectric filling layer and an electrode structure. Silicon optical waveguide structure is buried in the substrate. Silicon optical waveguide is a Mach Zehnder interference structure composed of silicon slit waveguide, including slit waveguide splitter, first slit waveguide, second slit waveguide and slit waveguide combiner. The first slit waveguide is composed of the first and second silicon waveguides; the second slit waveguide is composed of the second and third silicon waveguides; the first slit waveguide is covered with the first graphene layer and the third graphene layer; the second slit waveguide is covered with the second graphene layer and the third graphene layer; the third graphene layer is filled with the first graphene layer and the second graphene layer through the dielectric filler layer. The electrode structure includes the first metal layer, the second metal layer and the third metal layer, which are deposited on the first graphene layer, the second graphene layer and the third graphene layer, respectively. The double-layer graphene of the invention overlaps only on the slit of the slit waveguide, thereby enhancing the interaction between graphene and light and improving the modulation speed. The device has the advantages of large bandwidth, high modulation rate and compact structure. It provides an effective solution for building a large bandwidth, high density and high speed on-chip system.
【技术实现步骤摘要】
基于狭缝波导的石墨烯电光调制器
本专利技术涉及集成光学和硅基光子学领域,具体涉及基于狭缝波导的石墨烯光电调制器,更具体利用硅基狭缝波导对光的限制以增强石墨烯和光场的相互作用来实现高密度、大带宽、高速的硅基光调制器。
技术介绍
硅基光电子技术因其具有高密度集成、大带宽、高传输速率及抗干扰,且与传统的CMOS工艺兼容等优势,成为了业界普遍认可的光互联技术中最有发展潜力的关键技术。光调制器作为光互联技术中的核心器件,具有重要的研究意义。近年来,由于石墨烯优越的光学性能和电学性能被广泛地应用于调制器的研究中,以实现大带宽、超高速的强度调制和相位调制。目前,在石墨烯硅基光调制器研究主要有基于硅基微环和基于MZ干涉结构两种结构。基于硅基微环的调制器,由于自身的谐振特性,只能在较窄的波长范围内实现光调制。石墨烯虽然吸收系数高,但是单层石墨烯的厚度有限使得总吸收系数有限。为了增强石墨烯与光场的相互作用,通常有两种方法:其一,将石墨烯置于光场分布较强的位置,通常该位置位于硅基波导中,该方法虽然能提高耦合效率但是存在制作困难大、插入损耗大等缺点;其二,增加石墨烯的层数,虽然吸收系数与层数成正相关,但是随着石墨烯层数的增加,调制器的调制带宽将减小且电极引入困难。通常,信号光在石墨烯光调制器的石墨烯硅混合波导中传输。为了能在波导中传输,硅基波导尺寸需满足单模截止条件而不能太小,这也就限制了石墨烯的最小尺寸,影响了调制器的调制带宽。为了解决上述问题,本专利技术提出了基于狭缝波导的石墨烯光电调制器。该光调制器采用Mach-Zehnder干涉结构,不存在环形谐振腔结构的选频特性,因此可 ...
【技术保护点】
1.基于狭缝波导的石墨烯电光调制器,其特征在于:该石墨烯电光调制器包括衬底层(10)、硅光波导(1)、电介质填充层(8)及电极结构。
【技术特征摘要】
1.基于狭缝波导的石墨烯电光调制器,其特征在于:该石墨烯电光调制器包括衬底层(10)、硅光波导(1)、电介质填充层(8)及电极结构。2.据权利要求1所述基于狭缝波导的石墨烯电光调制器,其特征在于:所述硅光波导(1)结构掩埋在衬底层(10)中;硅光波导(1)由硅狭缝波导构成一个Mach-Zehnder干涉结构,包括狭缝波导分束器(2)、第一狭缝波导(3)、第二狭缝波导(4)以及狭缝波导合波器(9)。3.据权利要求1和2所述基于狭缝波导的石墨烯电光调制器,其特征在于:所述硅光波导(1)中,信号光通过狭缝波导分束器(2)耦合进入第一狭缝波导(3)和第二狭缝波导(4),信号光在第一狭缝波导(3)和第二狭缝波导(4)中进行相位调制,调制后的信号光经通过第一狭缝波导(3)和第二狭缝波导(4)耦合进入狭缝波导合波器(9)输出。4.据权利要求1和2所述基于狭缝波导的石墨烯电光调制器,其特征在于:所述第一狭缝波导(3)由第一硅波导(11)和第二硅波导(12)构成,第二狭缝波导(4)由第二硅波导(12)和第三硅波导(13)构成;在第一狭缝波导(3)上覆盖第一石墨烯层(7)和第三石墨烯层(5),且第一石墨烯层(7)和...
【专利技术属性】
技术研发人员:饶岚,忻向军,张琦,杨雷静,田清华,田凤,刘博,尹霄丽,
申请(专利权)人:北京邮电大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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