石墨烯/光波导结合的微型光谱器件及光谱分析方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯/光波导结合的微型光谱器件及光谱分析方法，属于集成光子与硅基光电子学领域。器件包括基板、核心吸收单元和信号控制处理单元，其中核心吸收单元包括光栅耦合器、光波导、石墨烯吸收层、隔离层、介质层及调谐电极。光栅耦合器与光波导连接，石墨烯吸收层、隔离层与光波导构成空间夹心结构，调谐电极与石墨烯及介质层电连接用于电学信号施加获取。本发明专利技术的微型光谱器件将石墨烯材料与光波导进行结合，以串联结构形式对入射光谱信号进行吸收并对光电信号进行处理。所设计结构在显著提升石墨烯光吸收的同时，实现了器件面向宽光谱信号的选择性吸收及相应光电信号分析重构，对于片上微型光谱芯片和微型光谱设备的开发提供思路。设备的开发提供思路。设备的开发提供思路。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯/光波导结合的微型光谱器件及光谱分析方法


[0001]本专利技术涉及光谱器件领域，特别是一种石墨烯/光波导结合的微型光谱器件及光谱分析方法。

技术介绍

[0002]光谱分析作为广泛应用的检测技术之一，在成分分析和物质识别领域具有巨大应用价值。随着光谱分析应用场景的多元化和复杂化，对微型化集成化光谱分析设备的需求逐渐上升。目前在传统光谱仪基础上开发出的便携式小型光谱仪多采用光栅和干涉仪为核心器件进行集成化设计，但此类光谱仪在尺寸下降至亚毫米级别时由于光学器件尺寸的缩小将产生副作用。尽管部分微型光谱仪可以通过多探测器进行计算重构光谱技术，但仍需要厘米尺度的电荷耦合器件或CMOS阵列，难以进一步微型化。
[0003]硅基光电子技术是以现有硅工艺平台为基础，结合现有微电子CMOS技术和光子传输优良特性，在硅衬底上制作具有微纳米量级的光子和电子载体功能器件，从而实现完整功能的光电集成芯片。这一技术可以在不减小现有器件线宽的情况下实现更为高效的信号传输和处理，是集成电路芯片趋近工艺极限下的潜力技术。而当采用硅基光波导结构作为器件光信号传输载体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/光波导结合的微型光谱器件，其特征在于，包括基板、光栅耦合器、光波导、石墨烯吸收层、调谐电极和信号控制处理单元，所述光栅耦合器与所述光波导的首尾两端连接，多个所述石墨烯吸收层设置在所述基板上方并沿所述光波导的波导路径方向间隔排列，所述光波导设置在所述石墨烯吸收层的上下两侧形成夹心结构，并将多个所述石墨烯吸收层串接，所述光波导与所述石墨烯吸收层之间设有隔离层，所述调谐电极设置在所述石墨烯吸收层上方并与信号控制处理单元连接。2.根据权利要求1所述的石墨烯/光波导结合的微型光谱器件，其特征在于，所述光波导包括位于所述石墨烯吸收层上方的第一光波导和位于所述石墨烯吸收层下方的第二光波导，所述第二光波导嵌入在所述基板内部。3.根据权利要求2所述的石墨烯/光波导结合的微型光谱器件，其特征在于，所述隔离层包括第一隔离层和第二隔离层，所述第一隔离层设于所述第一光波导与所述石墨烯吸收层中间，所述第二隔离层设于所述第二光波导与所述石墨烯吸收层中间。4.根据权利要求2所述的石墨烯/光波导结合的微型光谱器件，其特征在于，所述调谐电极包括源极、栅极和漏极，所述源极、栅极、漏极和所述第一光波导在所述石墨烯吸收层上方间隔排列，其中所述源极和漏极设于所述光波导的两侧，所述栅极设于所述光波导和所述源极之间。5.根据权利要求4所述的石墨烯/光波导结合的微型光谱器件，其特征在于，所述栅极与所述石墨烯吸收层中间设有介质层。6.根据权利要求4所述的石墨烯/光波导结合的微型光谱器件，其特征在于，所述信号控制处理单元包括电压控制模块和信号处理模块，所述栅极和所述源极分别与所述电压控...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯俊，张陈涛，朱相宇，陶金，张建寰，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：