[發(fā)明專利]基于石墨烯的電控波長可調(diào)的超窄帶通光濾波器

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• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106918971A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高磊;朱濤
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: G02F1/225
• 分類號: G02F1/225
• 代理公司: 重慶樂泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)50221
• 代理人: 劉佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于帶通濾波器領(lǐng)域，具體涉及一種基于石墨烯的電控波長可調(diào)的超窄帶通光濾波器。

背景技術(shù)

帶通濾波器作為一個基礎(chǔ)核心器件在光纖通信、光纖激光器等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。目前對光纖式帶通濾波器進行波長調(diào)諧主要是通過改變光纖應(yīng)力以及溫度等方法改變其中心波長。但是這類機械或熱調(diào)諧的方法它在調(diào)諧精度、調(diào)諧響應(yīng)時間上都會受到機械步進距離以及溫度響應(yīng)時間的限制。由此可見，目前的帶通濾波器在中心波長調(diào)諧時存在調(diào)諧精度較低、響應(yīng)時間較長的問題；另外，目前帶寬濾波器還存在帶通濾波線寬較寬的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于石墨烯的電控波長可調(diào)的超窄帶通光濾波器，以解決目前帶通濾波器存在的中心波長調(diào)諧精度較低、響應(yīng)時間較長以及帶通寬度較寬的問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種基于石墨烯的電控波長可調(diào)的超窄帶通光濾波器，包括傳導體、石墨烯和電極，所述傳導體包括導芯以及包裹在所述導芯外的包層，所述包層中開設(shè)有位于所述導芯同一側(cè)的相同的至少兩個微諧振腔，在所述微諧振腔的腔口處鋪設(shè)有所述石墨烯，所述電極向所述石墨烯施加電壓，以對所述傳導體上傳輸?shù)男盘柾ㄟ^所述至少兩個微諧振腔后形成的干涉峰的中心波長進行調(diào)諧，從而實現(xiàn)所述信號在調(diào)諧后干涉峰波段內(nèi)的濾波。

在一種可選的實現(xiàn)方式中，在所述包層中開設(shè)有底面與所述導芯平行的結(jié)構(gòu)，在所述包層中開設(shè)有垂直于所述底面并位于所述導芯同一側(cè)，與所述導芯相對側(cè)距離相等的至少兩個微諧振腔，所述石墨烯鋪設(shè)在所述底面上。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述導芯位于所述至少兩個微諧振腔底端的側(cè)上方。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述導芯與各個微諧振腔相對側(cè)之間的距離小于1微米且大于或者等于0。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述底面與所述導芯相對側(cè)之間的距離在0.5至2.5微米之間。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，通過增加所述微諧振腔的數(shù)量，來實現(xiàn)所述信號在多個不同干涉峰波段的濾波。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，通過增大所述微諧振腔的半徑r，來實現(xiàn)所述信號在多個不同干涉峰波段的濾波。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，用于形成所述干涉峰的相鄰兩個微諧振腔中心軸之間的距離L與所述微諧振腔的半徑r有關(guān)。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述距離L為所述半徑r的3倍。

在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述半徑r在10至20微米之間。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明通過在傳導體的包層中開設(shè)位于導芯同一側(cè)并相同的至少兩個微諧振腔，在微諧振腔的腔口鋪設(shè)石墨烯，并采用電極向石墨烯施加電壓來改變傳導體上傳輸信號通過至少兩個微諧振腔后形成的干涉峰的中心波長，從而可以實現(xiàn)信號在調(diào)諧后干涉峰波段內(nèi)的濾波，由于本發(fā)明是將電場作用于石墨烯，然后利用石墨烯的特性對微諧振腔之間的干涉效應(yīng)進行調(diào)節(jié)，因此本發(fā)明帶通濾波器的中心波長調(diào)諧精度較高、響應(yīng)時間較短，并且?guī)▽挾容^窄；

2、本發(fā)明通過首先在包層中開設(shè)底面與導芯平行的結(jié)構(gòu)，然后在包層中開設(shè)垂直于底面并位于導芯同一側(cè)，與導芯相對側(cè)距離相等的至少兩個微諧振腔，可以使微諧振腔與導芯平行，且腔體與導芯垂直，由此可以進一步提高干涉峰中心波長調(diào)諧準確度，另外，本發(fā)明通過首先在包層中開設(shè)底面與導芯平行的結(jié)構(gòu)，然后將石墨烯鋪設(shè)在底面上，可以降低石墨烯鋪設(shè)的工藝要求；

3、本發(fā)明通過使導芯位于微諧振腔底部的側(cè)上方，可以保證導芯傳遞過來的信號準確地進行帶通濾波，從而提高帶通濾波的準確度，并且通過使導芯與各個微諧振腔相對側(cè)之間的距離小于1微米且大于或者等于0，可以進一步保證將導芯傳遞過來的信號準確地進行帶通濾波；

4、本發(fā)明通過將底面與導芯相對側(cè)之間的距離設(shè)置為0.5至2.5微米之間，可以在降低插損的同時，保證導芯傳遞過來的信號準確進行帶通濾波；

5、本發(fā)明通過增加微諧振腔的數(shù)量以及增加微諧振腔的半徑，可以實現(xiàn)傳導體上傳輸信號在多個不同干涉峰波段的濾波。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于石墨烯的電控波長可調(diào)的超窄帶通光濾波器的一個實施例俯視圖；

圖2是本發(fā)明包層中只開設(shè)有單個微諧振腔時，信號通過該微諧振腔后輸出的透射信號譜；

圖3是本發(fā)明包層中開設(shè)有兩個微諧振腔時，信號通過該兩個微諧振腔后輸出的透射信號譜；

圖4是本發(fā)明基于石墨烯的電控波長可調(diào)的超窄帶通光濾波器的另一個實施例側(cè)視圖。