[發明專利]一種動態可調衰減器

有效

• 申請號: 201910063448.0
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109765701B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 王琦;曹曙樺;孫光瑀;羅世忠;劉琪;黃元申;張大偉
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;G02F1/09
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明提出了一種動態可調衰減器,包括：由上而下依次設置的線偏振元件、光通道生成單元和石墨烯導模共振結構；其中，光束垂直入射至線偏振元件后，光通道生成單元垂直出射第一光束；第一光束經石墨烯導模共振結構垂直出射；第一光束經石墨烯導模共振結構反射生成第二光束，第二光束經光通道生產單元水平出射。本發明利用電壓對石墨烯層進行控制，改變石墨烯層對光的吸收，從而達到改變光強的目的；同時利用偏振分束器與法拉第旋轉器對光路進行改變，達到垂直和水平雙光通道的目的。

技術領域

本發明屬于光學檢測裝置領域，尤其涉及一種動態可調衰減器。

背景技術

可調光衰減器是光纖通信系統的重要器件之一，主要用來降低或控制光信號，實現不同通信信道之間的光功率均衡，廣泛應用于光纖通信系統中。中國實用新型專利提出了“一種基于石墨烯的基片集成波導動態可調”(專利號：ZL201720847853.8)，該衰減器通過調節石墨烯的電導率、石墨烯的長度和石墨烯三明治結構間距來調節衰減量和動態控制范圍，該衰減器工作在微波波段，具有動態調節衰減量、較低回波損耗、較寬頻帶等優點。

該類衰減器中，由于石墨烯的長度和石墨烯三明治結構間距的精確控制難以實現，導致該類衰減器在可見光波段的動態調節難以實現。

發明內容

本發明的目的在于提供一種動態可調衰減器，其通過改變電壓來調節石墨烯的化學勢能，石墨烯導模共振結構對光束的吸收量發生變化，從而改變了第一光束的反射率，實現光強度的精準調節；同時該衰減器通過電壓對石墨烯層的調控，配合光通道生成單元，實現了對垂直、水平方向雙通道光強的精準調節。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種動態可調衰減器，包括：由上而下依次設置的線偏振元件、光通道生成單元和石墨烯導模共振結構；其中，光束垂直入射至所述線偏振元件后，所述光通道生成單元垂直出射第一光束；所述第一光束經所述石墨烯導模共振結構垂直出射；所述第一光束經所述石墨烯導模共振結構反射生成第二光束，所述第二光束經所述光通道生產單元水平出射。

優選地，所述線偏振元件為一線偏振片。

優選地，所述光通道生成單元包括一偏振分束器和一法拉第旋轉器；所述光束出射所述線偏振元件后，入射至所述偏振分束器后，垂直出射所述第一光束，所述第一光束經所述法拉第旋轉器偏振態發生45°變化后垂直出射；所述第二光束發射到所述法拉第旋轉器偏振態發生90°變化后，垂直出射至所述偏振分束器并水平出射。

優選地，所述石墨烯導模共振結構包括導模共振光柵和石墨烯；所述石墨烯設置在所述導模共振光柵中。

優選地，所述導模共振光柵包括依次設置的光柵層、波導層、石墨烯層和基底；所述光柵層朝向所述法拉第旋轉器設置；所述石墨烯層位于所述波導層和基底之間。

優選地，所述波導層為Ta₂O₅層；所述基底為SiO₂層。

優選地，所述光柵層包括多塊間隔分布的有機玻璃。

優選地，所述光柵層的厚度為600nm～700nm。

優選地，所述波導層的厚度為80nm～120nm。

優選地，所述石墨烯層的化學勢能為0.5ev～1.5ev。

與現有技術相比，本發明的優點為：

1)該衰減器改變電壓來調節石墨烯的化學勢能，石墨烯導模共振結構對光束的吸收量發生變化，從而改變了第一光束的反射率，實現光強度的精準調節；

2)該衰減器通過電壓對石墨烯層的調控，配合光通道生成單元，實現了對垂直、水平方向雙通道光強的精準調節