[發(fā)明專利]一種基于相變材料Ge2

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• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113687551A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志海;孫家鵬;張渝豪;李寒陽
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G02F1/21
• 分類號: G02F1/21;G02F1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種基于相變材料Ge₂Sb₂Te₅的馬赫曾德爾干涉非易失性多級光開關(guān)，括寬帶光源、單模光纖、“花生型”光纖微結(jié)構(gòu)、纖芯鍍有Ge₂Sb₂Te₅的微孔、793nm連續(xù)激光器、532nm脈沖激光器、光譜分析儀；所述寬帶光源通過單模光纖與第一“花生型”光纖微結(jié)構(gòu)、纖芯鍍有Ge₂Sb₂Te₅的微孔、第二“花生型”光纖微結(jié)構(gòu)和光譜分析儀依次相連。本發(fā)明提出利用光纖燒球熔接、磁控濺射鍍膜以及光纖打孔技術(shù)進(jìn)行非易失性光開關(guān)的制作，形成干涉臂中間打孔鍍GST的“花生型”馬赫曾德爾干涉結(jié)構(gòu)，制作簡單成本低，在可重構(gòu)光子器件及非易失性光開關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非易失性光開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于相變材料Ge₂Sb₂Te₅(GST)的馬赫曾德爾干涉非易失性多級光開關(guān)及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著5G的普及和云端設(shè)備的大量增加，需要在線存儲和處理大量數(shù)據(jù)，因此要求數(shù)據(jù)存儲和處理更加迅速。但是，現(xiàn)代計算機系統(tǒng)基于馮諾伊曼架構(gòu)，處理器和存儲器時空分離，即處理器只負(fù)責(zé)計算，存儲器只負(fù)責(zé)存儲，然而處理器的運算速度不斷提升，存儲器的訪問速度卻提升不大，這導(dǎo)致處理器每運算一次，要花大量的時間去等存儲器傳輸數(shù)據(jù)，最終導(dǎo)致計算機的整體運算速度下降，并浪費大量能量，這就是著名的馮諾伊曼瓶頸。因此，需要以某種方式將運算和存儲兩個基本任務(wù)融合在一起。算存一體芯片是最近熱門的解決方案，核心思想是直接用存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)運算，而非易失性光開關(guān)是其中的核心器件。光開關(guān)的非易失性是指在沒有恒定的外部激勵源時，器件的開關(guān)狀態(tài)不會突然消失，會被長期保留。非易失性光開關(guān)切換速度快、功耗低，對實現(xiàn)可重構(gòu)光子器件，加速馮諾依曼瓶頸具有重要意義。

非易失性光開關(guān)很多是基于硅基光刻平臺，利用電子束光刻技術(shù)在軌跡平臺上刻蝕馬赫曾德爾干涉波導(dǎo)，在干涉臂波導(dǎo)上鍍GST實現(xiàn)非易失性光開關(guān)，但是波導(dǎo)的刻蝕過程繁瑣且成本高，且硅基波導(dǎo)受溫度影響較大，難以保證光開關(guān)的穩(wěn)定性，限制了非易失性光開關(guān)的實際應(yīng)用。基于相變材料Ge₂Sb₂Te₅的馬赫曾德爾非易失性多級光開關(guān)在光纖平臺上實現(xiàn)，光纖在現(xiàn)代電信基礎(chǔ)設(shè)施中扮演著重要角色，具有在線傳輸數(shù)據(jù)和快速傳輸數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，光纖平臺的馬赫曾德爾非易失性光開關(guān)不僅可以實現(xiàn)可重構(gòu)，還可以傳輸互聯(lián)，在未來“算、存、傳”一體的云計算中潛力巨大，并且光纖平臺的馬赫曾德爾干涉非易失性光開關(guān)還具有制備簡單成本低的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

為了實現(xiàn)以上要求，本發(fā)明提供了一種基于相變材料Ge₂Sb₂Te₅的馬赫曾德爾干涉非易失性多級光開關(guān)及其制備方法。本發(fā)明的目的在于提供一種非易失性光開關(guān)以實現(xiàn)不需要外部激勵源的多級光開關(guān)調(diào)制。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于相變材料Ge₂Sb₂Te₅的馬赫曾德爾干涉非易失性多級光開關(guān)，包括寬帶光源、單模光纖、“花生型”光纖微結(jié)構(gòu)、纖芯鍍有Ge₂Sb₂Te₅的微孔、793nm連續(xù)激光器、532nm脈沖激光器、光譜分析儀；所述寬帶光源通過單模光纖與第一“花生型”光纖微結(jié)構(gòu)、纖芯鍍有Ge₂Sb₂Te₅的微孔、第二“花生型”光纖微結(jié)構(gòu)和光譜分析儀依次相連。

一種基于相變材料Ge₂Sb₂Te₅的馬赫曾德爾干涉非易失性多級光開關(guān)的制備方法，包括如下步驟：