一种电光调制器、电光调制器的调制方法及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电光调制器、电光调制器的调制方法及制备方法，其中，一种电光调制器，包括：衬底层1；夹层结构层，位于所述衬底层1上，所述夹层结构层自下而上依次包括第一石墨烯层2、硅层3和第二石墨烯层4；包层5，位于所述夹层结构层上；纳米线6，内嵌于所述包层5，且所述纳米线6与所述夹层结构之间有间隙。本发明专利技术根据在所述电光调制器的第二石墨烯层4和包层5的连接处外加电压得到光传播长度，通过所述光传播长度与所述电光调制器的长度关系进行输出调制，即通过控制所述外加电压实现最终的调制，使得其调制深度接近于100％。

A modulation method and preparation method of electro-optic modulator and electro-optic modulator

【技术实现步骤摘要】
一种电光调制器、电光调制器的调制方法及制备方法
本专利技术属于纳米光学器件
，具体涉及一种电光调制器、电光调制器的调制方法及制备方法。
技术介绍
随着纳米光子学的发展，集成度的提高，光电数字集成电路技术存在物理性能优化和工艺制造的难题，如较低的调制深度所造成的高误码率，高动态功耗、低调制带宽以及高工艺容限差的问题。为解决上述问题，各种新型器件结构、材料和工作机理被不断提出，用于实现更高的性能、更低的功耗以及更快的速度。当前对新型器件的研究主要是通过对石墨烯电导率调控从而实现电压对光信号强弱的调制。但是，较低的调制深度大幅提高探测过程中的误码率，对实际应用中的信息传递产生不利的影响。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种电光调制器、电光调制器的调制方法及制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种电光调制器，包括：衬底层；夹层结构层，位于所述衬底层上，所述夹层结构层自下而上依次包括第一石墨烯层、硅层和第二石墨烯层；包层，位于所述夹层结构层上；纳米线，内嵌于所述包层，且所述纳米线与所述夹层结构之间有间隙。在本专利技术的一个实施例中，所述电光调制器为立方体结构，且其长度为1-18μm。在本专利技术的一个实施例中，所述间隙为1-5nm。本专利技术实施例提供了一种电光调制器的调制方法，包括：选取第一点电压、第二点电压；将所述第一点电压、所述第二点电压分别加在所述夹层结构层上分别得到第一光传播长度、第二光传播长度；利用所述第一光传播长度、所述第二光传播长度与所述电光调制器长度的关系分别得到第一光信号、第二光信号；利用所述第一光信号、所述第二光信号实现调制。在本专利技术的一个实施例中，所述第一点电压、所述第二点电压包括：所述第一点电压为所述调制器的开启电压，其范围为0V～2.15V；所述第二点电压为所述调制器的关闭电压，其范围为2.2V～5V。在本专利技术的一个实施例中，将所述第一点电压、所述第二点电压分别加在所述夹层结构层上分别得到第一光传播长度、第二光传播长度包括：将所述第一点电压加在所述第二石墨烯层和所述包层连接处得到第一光传播长度；将所述第二点电压加在所述第二石墨烯层和所述包层连接处得到第二光传播长度。在本专利技术的一个实施例中，利用所述第一光传播长度、所述第二光传播长度与所述电光调制器长度的关系分别得到第一光信号、第二光信号包括：将所述第一光传播长度、所述第二光传播长度与所述电光调制器长度作比较后分别形成所述第一光信号、所述第二光信号。本专利技术实施例提供了一种电光调制器的制备方法，包括：制备衬底层；在所述衬底层上形成第一石墨烯层；在所述第一石墨烯层表面形成硅层；在所述硅层上形成第二石墨烯层；在所述第二石墨烯层上形成包层；在所述包层内形成纳米线；其中，所述衬底层、所述第一石墨烯层、所述硅层、所述第二石墨烯层、所述包层和所述纳米线的长度相同。在本专利技术的一个实施例中，在所述包层内形成纳米线包括：利用离子束刻蚀法在所述包层内刻蚀直径小于所述包层的厚度的通孔结构；采用溅射的方法在所述通孔结构内淀积金属，淀积后的金属结构为纳米线。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术根据在所述电光调制器的第二石墨烯层4和包层5的连接处外加电压得到光传播长度，通过所述光传播长度与所述电光调制器的长度关系进行输出调制，即通过控制所述外加电压实现最终的调制，使得其调制深度接近于100％。2、调制方法的两个点电压的较低电压差使得本专利技术调制器具有非常低的动态功耗，较小的总电阻使得它有很高的带宽。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种电光调制器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种电光调制器的制备方法流程示意图；图3a～3e是本专利技术实施例提供的一种电光调制器的制备工艺流程示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种电光调制器的实现原理示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种外加电压与电光调制器中光传输长度的特性曲线；图6是本专利技术实施例提供的外加电压1.5V和2.3V下电光调制器中的光场分布图；图7是本专利技术实施例提供的一种电光调制器的工艺误差示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种电光调制器的结构示意图，本专利技术提供的一种电光调制器，包括：衬底层1；其中，所述衬底层1为SiO2；所述衬底层1的尺寸为：长度1-18μm、宽度300nm-500nm、高度50nm-150nm。优选地，所述衬底层1的尺寸为：长度3μm、宽度400nm、高度100nm。夹层结构层，位于所述衬底层1上，所述夹层结构层自下而上依次包括第一石墨烯层2、硅层3和第二石墨烯层4，其中，所述第一石墨烯层2的尺寸为：长度1-18μm、宽度300nm-500nm、高度0.7nm。优选地，所述第一石墨烯层2的尺寸为：长度3μm、宽度400nm、高度0.7nm。所述硅层3的尺寸为：长度1-18μm、宽度300nm-500nm、高度5nm-20nm。优选地，所述硅层3的尺寸为：长度3μm、宽度400nm、高度10nm。所述第二石墨烯层4的尺寸为：长度1-18μm、宽度300nm-500nm、高度0.7nm。优选地，所述第二石墨烯层4的尺寸为：长度3μm、宽度400nm、高度0.7nm。包层5，位于所述夹层结构层上；其中，所述包层5的尺寸为：长度1-18μm、宽度300nm-500nm。如果所述电光调制器高度为300nm-500nm时，所述包层5的高度为128.6nm-443.6nm，如果所述电光调制器优选高度400nm时，所述包层5的高度为228.6nm-342.6nm。优选地，所述包层5的尺寸为：长度3μm、宽度400nm、高度288.6nm(当所述电光调制器优选高度400nm时)。纳米线6，内嵌于所述包层5，且所述纳米线6与所述夹层结构之间有间隙；优选地，所述纳米线6为圆柱体，其中，所述纳米线6直径d为100nm。优选地，所述纳米线6为Ag。进一步地，所述夹层结构层为graphene-Si-graphene(石墨烯-硅-石墨烯)结构，且所述纳米线6与所述graphene-Si-graphene结构的间隙为g，其中，所述间隙g为1-5nm。优选地，所述间隙g为1nm；进一步地，所述电光调制器为立方体结构，且其尺寸为：长度1-18μm、宽度300nm-500nm、高度300nm-500nm。当所述电光调制器的长度太小时，所述电光调制器对光信号的衰减较差，导致调制效果较差；当所述电光调制器的长度太大时，所述电光调制器的体积过大，不利于将所述电光调制器集成于电路中。进一步地，所述调制器的长度在2-5μm时可以达到较好的调制效果，另外，根据调制器的第一点电压范围0V～2.15V对应的光传播长度范围6.06μm～19.74μm大于所述调制器的长度时输出“1”、第二点电压范围2.2V～5V对应光传播长度范围0.148μm～0.147μm小于所述调制器的长度时输出“0”，综合考虑调制器的调制效果及电路的集成，因此，优选地，调制器长度为3μm。优选地，所述电光调制器的尺寸为：长度3μm、宽度400nm、高度400nm。综上所述，本专利技术根据在所述电光调制器的第二石墨烯层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电光调制器，其特征在于，包括：衬底层1；夹层结构层，位于所述衬底层1上，所述夹层结构层自下而上依次包括第一石墨烯层2、硅层3和第二石墨烯层4；包层5，位于所述夹层结构层上；纳米线6，内嵌于所述包层5，且所述纳米线6与所述夹层结构之间有间隙。

【技术特征摘要】
1.一种电光调制器，其特征在于，包括：衬底层1；夹层结构层，位于所述衬底层1上，所述夹层结构层自下而上依次包括第一石墨烯层2、硅层3和第二石墨烯层4；包层5，位于所述夹层结构层上；纳米线6，内嵌于所述包层5，且所述纳米线6与所述夹层结构之间有间隙。2.根据权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，所述电光调制器为立方体结构，且其长度为1-18μm。3.根据权利要求1所述的电光调制器，其特征在于，所述间隙为1-5nm。4.一种电光调制器的调制方法，其特征在于，包括：选取第一点电压、第二点电压；将所述第一点电压、所述第二点电压分别加在所述夹层结构层上分别得到第一光传播长度、第二光传播长度；利用所述第一光传播长度、所述第二光传播长度与所述电光调制器长度的关系分别得到第一光信号、第二光信号；利用所述第一光信号、所述第二光信号实现调制。5.根据权利要求4所述的调制方法，其特征在于，所述第一点电压、所述第二点电压包括：所述第一点电压为所述调制器的开启电压，其范围为0V～2.15V；所述第二点电压为所述调制器的关闭电压，其范围为2.2V～5V。6.根据权利要求4所述的调制方法，其特征在于，将所述第一点电压、所述第二点电压分别加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树龙，蔡鸣，张斯郁，王银娣，韩涛，刘红侠，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61