[發明專利]基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器

有效

• 申請號: 201810205059.2
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108490647B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 鞏馬理;孟鳶;胡福泰;申藝杰;肖起榕
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;H04B10/11;H01Q21/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器，包括：探測器、納米天線陣列、第一石墨烯層和波導；探測器設置于納米天線陣列上方；納米天線陣列設置于第一石墨烯層上表面；第一石墨烯層設置于波導上方；納米天線陣列，用于將波導中沿預設方向傳輸、滿足預設模式、預設偏振方向、可調諧定向波導信號探測器工作波段內的光信號耦合出波導以供探測器探測；第一石墨烯層，用于在外加電壓的作用下改變可調諧定向波導信號探測器的工作波段。本發明提出的可調諧定向波導信號探測器通過石墨烯層在外加電壓的作用下可實現可調諧定向波導信號探測器工作波段的高速、實時和靈活地調諧。

技術領域

本發明涉及集成光學與納米光學技術領域，更具體地，涉及一種基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器。

背景技術

在集成光學與納米光學中，將光信號由自由空間的光場向介質光波導中的導模場進行耦合是一項至關重要的課題。此外，隨著科學技術的迅猛發展，通信信息傳輸量迅猛增長。光通信因具有寬帶、大容量、性能可靠、抗干擾保密性強等優勢而被廣泛采用。而光信號的耦合對用于進行光通信的光信號的探測中具有重要作用。

現有技術中，進行光信號探測的波導信號探測器工作波段固定，僅能對波導內波導信號探測器工作波段的光信號進行有效耦合以供探測。因此，波長位于不同波段的光信號需采用對應工作波段的波導信號探測器進行耦合以供探測，這使得對波長位于不同波段的多種光信號進行耦合以供探測時需購置多個相應波段的波導信號探測器，成本過高。

發明內容

本發明提供一種基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器，以克服現有技術中對波長位于不同波段的多種光信號進行探測時需購置多個相應波段的波導信號探測器，成本過高的問題。

本發明提供一種基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器，包括：探測器、納米天線陣列、第一石墨烯層和波導；所述探測器設置于所述納米天線陣列上方；所述納米天線陣列設置于所述第一石墨烯層上表面；所述第一石墨烯層設置于所述波導上方；所述納米天線陣列，用于將所述波導中沿預設方向傳輸、滿足預設模式、預設偏振方向、所述可調諧定向波導信號探測器工作波段內的光信號耦合出所述波導以供所述探測器探測；所述第一石墨烯層，用于在外加電壓的作用下改變所述可調諧定向波導信號探測器的工作波段。

本發明提出的基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器，通過納米天線陣列可將將所述波導中沿特定方向傳輸、滿足預設模式、預設偏振方向、所述可調諧定向波導信號探測器工作波段內的光信號耦合出所述波導以供所述探測器探測，通過第一石墨烯層在外加電壓的作用下改變所述可調諧定向波導信號探測器的工作波段，可實現可調諧定向波導信號探測器工作波段的高速、實時和靈活地調諧。此外，本發明提出的可調諧定向波導信號探測器的體積較小結構緊湊，同時不影響被探測光信號的模式質量，可應用于片上通信波段的偏振檢測、定向信號提取、光傳感等場景；本發明提出的可調諧定向波導信號探測器既不需要損壞波導也不會影響非被探測光信號的模式質量或正常傳輸。

附圖說明

圖1為根據本發明實施例的一種基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器結構示意圖；

圖2為根據本發明實施例的一種基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器的橫截面圖；

圖3為根據本發明實施例的另一種基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器結構示意圖；

圖4為根據本發明實施例的又一種基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器結構示意圖；

圖5為根據本發明實施例的又一種基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器橫截面圖；

圖6為根據本發明實施例的另一種基于石墨烯與納米天線陣列的可調諧定向波導信號探測器的橫截面圖；