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南京大学《AOM》封面:光纤端面集成的栅控石墨烯电光调制器:设计和演示
出处:材料分析与应用  录入日期:2022-11-22  点击数:118

 

  南京大学徐飞教授团队在《Advanced Optical Materials》期刊发表名为“Gate-Tunable Graphene Optical Modulator on Fiber Tip: Design and Demonstration ”的论文,研究提出了全光纤集成的石墨烯光电器件的设计与制备工艺,设计出一种能够对石墨烯光吸收进行精细调控的光纤端面电光调制晶体管结构,并通过将电子束光刻工艺引入光纤端面这一特殊的基底上,制备得到了高集成度、低插入损耗的全光纤电光调制器。
  该全光纤器件采用光学反射式的三电极晶体管构型,包括以光纤纤芯为中心对称分布的两电极、覆盖纤芯的石墨烯、氧化铝绝缘介质层,以及同时作为栅极和反射镜的顶部电极。光从纤芯入射后与石墨烯作用,调制后的光被反射镜反射回光纤,由于避免了光的空间耦合,因此插入损耗极低。为了在微小的光纤端面制备这一结构,该工作将半导体工艺流程引入光纤端面,开发定制化的工艺,利用电子束光刻(EBL)实现石墨烯与电极图案的精准制备,将源、漏、栅三电极同时集成在光纤端面上,开创性地将一个完整的场效应晶体管结构封装在百微米的区域中。
  该器件在应用于光纤光学系统时具有结构紧凑、集成度高的特点,在调谐电光调制器的栅压时表现出灵敏的光强调制,实验展示了基于单层石墨烯的器件大于0.5%、基于少层石墨烯的器件超过1%的连续且精细的光反射率调制深度和最高6.94的电学开关比。这是领域内首次展示直接在光纤端面构建的全固态栅控电光调制器。此外,该工作的制备工艺将SOI加工的工作流程引入光纤端面微加工领域,可应用于更复杂的端面结构制备,极大地拓展了光纤端面集成器件的应用场景,为“纤上实验室”开辟了更多的可能性。
  文献:

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