基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器制造技术

本发明专利技术提供一种基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器，包括传导体、石墨烯和电极，传导体包括导芯以及包裹在导芯外的包层，包层中开设有位于导芯同一侧的相同的至少两个微谐振腔，在微谐振腔的腔口处铺设有石墨烯，电极向石墨烯施加电压，以对传导体上传输的信号通过至少两个微谐振腔后形成的干涉峰的中心波长进行调谐，从而实现信号在调谐后干涉峰波段内的滤波。通过本发明专利技术，可以提高带通滤波器中心波长调谐精度、缩短调谐响应时间较长，并获得极窄的带通宽度。

Ultra narrow band bandpass filter with tunable electronically controlled wavelength based on graphene

The present invention provides a control wavelength of graphene based tunable ultra narrow band pass optical filter, including conductor, graphene and electrode conductor clad guide core and wrapped in guide core, the cladding is arranged on the same side of the core by the same at least two micro cavity. In the cavity at the micro cavity is lined with a graphene electrode voltage applied to graphene, the center wavelength of the interference peak formed on the signal transmission conductor on through at least two micro cavity after the tuning, so as to realize the signal in the tuned filter peak band interference. The invention can improve the central wavelength tuning precision of the band-pass filter, shorten the tuning response time, and obtain a very narrow band pass width.

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器
本专利技术属于带通滤波器领域，具体涉及一种基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器。
技术介绍
带通滤波器作为一个基础核心器件在光纤通信、光纤激光器等领域有非常广泛的应用。目前对光纤式带通滤波器进行波长调谐主要是通过改变光纤应力以及温度等方法改变其中心波长。但是这类机械或热调谐的方法它在调谐精度、调谐响应时间上都会受到机械步进距离以及温度响应时间的限制。由此可见，目前的带通滤波器在中心波长调谐时存在调谐精度较低、响应时间较长的问题；另外，目前带宽滤波器还存在带通滤波线宽较宽的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器，以解决目前带通滤波器存在的中心波长调谐精度较低、响应时间较长以及带通宽度较宽的问题。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器，包括传导体、石墨烯和电极，所述传导体包括导芯以及包裹在所述导芯外的包层，所述包层中开设有位于所述导芯同一侧的相同的至少两个微谐振腔，在所述微谐振腔的腔口处铺设有所述石墨烯，所述电极向所述石墨烯施加电压，以对所述传导体上传输的信号通过所述至少两个微谐振腔后形成的干涉峰的中心波长进行调谐，从而实现所述信号在调谐后干涉峰波段内的滤波。在一种可选的实现方式中，在所述包层中开设有底面与所述导芯平行的结构，在所述包层中开设有垂直于所述底面并位于所述导芯同一侧，与所述导芯相对侧距离相等的至少两个微谐振腔，所述石墨烯铺设在所述底面上。在另一种可选的实现方式中，所述导芯位于所述至少两个微谐振腔底端的侧上方。在另一种可选的实现方式中，所述导芯与各个微谐振腔相对侧之间的距离小于1微米且大于或者等于0。在另一种可选的实现方式中，所述底面与所述导芯相对侧之间的距离在0.5至2.5微米之间。在另一种可选的实现方式中，通过增加所述微谐振腔的数量，来实现所述信号在多个不同干涉峰波段的滤波。在另一种可选的实现方式中，通过增大所述微谐振腔的半径r，来实现所述信号在多个不同干涉峰波段的滤波。在另一种可选的实现方式中，用于形成所述干涉峰的相邻两个微谐振腔中心轴之间的距离L与所述微谐振腔的半径r有关。在另一种可选的实现方式中，所述距离L为所述半径r的3倍。在另一种可选的实现方式中，所述半径r在10至20微米之间。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过在传导体的包层中开设位于导芯同一侧并相同的至少两个微谐振腔，在微谐振腔的腔口铺设石墨烯，并采用电极向石墨烯施加电压来改变传导体上传输信号通过至少两个微谐振腔后形成的干涉峰的中心波长，从而可以实现信号在调谐后干涉峰波段内的滤波，由于本专利技术是将电场作用于石墨烯，然后利用石墨烯的特性对微谐振腔之间的干涉效应进行调节，因此本专利技术带通滤波器的中心波长调谐精度较高、响应时间较短，并且带通宽度较窄；2、本专利技术通过首先在包层中开设底面与导芯平行的结构，然后在包层中开设垂直于底面并位于导芯同一侧，与导芯相对侧距离相等的至少两个微谐振腔，可以使微谐振腔与导芯平行，且腔体与导芯垂直，由此可以进一步提高干涉峰中心波长调谐准确度，另外，本专利技术通过首先在包层中开设底面与导芯平行的结构，然后将石墨烯铺设在底面上，可以降低石墨烯铺设的工艺要求；3、本专利技术通过使导芯位于微谐振腔底部的侧上方，可以保证导芯传递过来的信号准确地进行带通滤波，从而提高带通滤波的准确度，并且通过使导芯与各个微谐振腔相对侧之间的距离小于1微米且大于或者等于0，可以进一步保证将导芯传递过来的信号准确地进行带通滤波；4、本专利技术通过将底面与导芯相对侧之间的距离设置为0.5至2.5微米之间，可以在降低插损的同时，保证导芯传递过来的信号准确进行带通滤波；5、本专利技术通过增加微谐振腔的数量以及增加微谐振腔的半径，可以实现传导体上传输信号在多个不同干涉峰波段的滤波。附图说明图1是本专利技术基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器的一个实施例俯视图；图2是本专利技术包层中只开设有单个微谐振腔时，信号通过该微谐振腔后输出的透射信号谱；图3是本专利技术包层中开设有两个微谐振腔时，信号通过该两个微谐振腔后输出的透射信号谱；图4是本专利技术基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器的另一个实施例侧视图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例中的技术方案，并使本专利技术实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术实施例中技术方案作进一步详细的说明。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。参见图1，为本专利技术基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器的一个实施例结构示意图。该基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器可以包括传导体、石墨烯2和电极3，所述传导体包括导芯11以及包裹在所述导芯外的包层12，所述包层12中开设有位于所述导芯11同一侧的相同的至少两个微谐振腔4，在所述微谐振腔4的腔口处铺设有所述石墨烯2，所述电极3向所述石墨烯2施加电压，以对所述传导体上传输的信号通过所述至少两个微谐振腔4后形成的干涉峰的中心波长进行调谐，从而实现所述信号在调谐后干涉峰波段内的滤波。本实施例中，当包层12中开设单个微谐振腔时，传导体上传输的信号通过该微谐振腔后输出的透射信号谱如图2所示，当包层12中开设有两个微谐振腔时，传导体上传输的信号通过该两个微谐振腔后输出的透射信号谱如图3所示。比较图2和图3，可以看出当传导体的包层12中开设有多个微谐振腔时，传导体上传输的信号通过多个微谐振腔后将形成极窄的干涉峰，从而实现信号在干涉峰波段内的滤波。在包层12中开设多个微谐振腔的基础上，申请人研究发现，当在微谐振腔4的腔口上铺设石墨烯，并对石墨烯施加电压，可以对干涉峰的中心波长进行调谐，由此可以实现传导体上传输信号在不同干涉峰波段的滤波。另外，经申请人研究发现，随着所述微谐振腔4数量的增加，所述传导体上传输的信号通过所述至少两个微谐振腔4后形成的干涉峰的数量也增加，因此本专利技术通过设置两个以上的微谐振腔，可以实现多个不同干涉峰波段的滤波。本专利技术中随着微谐振腔的半径r的增加，所述传导体上传输的信号通过所述至少两个微谐振腔时形成的干涉峰的数量也会增加，因此本专利技术通过增大微谐振腔的半径r，可以实现多个不同干涉峰波段的滤波。经申请人研究发现，为了保证形成超窄干涉峰，用于形成干涉峰的相邻微谐振腔4中心轴之间的距离L与微谐振腔4的半径r有关，所述距离L等于所述半径的3倍。需要注意的是：上述传导体可以是光传导体(例如光纤、光缆等)，也可以是波传导体，为了便于对干涉峰中心波长进行调谐，在向石墨烯施加电压时，可以利用外加电场对石墨烯的费米能级进行调谐。由上述实施例可见，本专利技术通过在传导体的包层中开设位于导芯同一侧并相同的至少两个微谐振腔，在微谐振腔的腔口铺设石墨烯，并采用电极向石墨烯施加电压来改变传导体上传输信号通过至少两个微谐振腔后形成的干涉峰的中心波长，从而可以实现信号在调谐后干涉峰波段内的滤波，由于本专利技术是将电场作用于石墨烯，然后利用石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器，其特征在于，包括传导体、石墨烯和电极，所述传导体包括导芯以及包裹在所述导芯外的包层，所述包层中开设有位于所述导芯同一侧的相同的至少两个微谐振腔，在所述微谐振腔的腔口处铺设有所述石墨烯，所述电极向所述石墨烯施加电压，以对所述传导体上传输的信号通过所述至少两个微谐振腔后形成的干涉峰的中心波长进行调谐，从而实现所述信号在调谐后干涉峰波段内的滤波。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器，其特征在于，包括传导体、石墨烯和电极，所述传导体包括导芯以及包裹在所述导芯外的包层，所述包层中开设有位于所述导芯同一侧的相同的至少两个微谐振腔，在所述微谐振腔的腔口处铺设有所述石墨烯，所述电极向所述石墨烯施加电压，以对所述传导体上传输的信号通过所述至少两个微谐振腔后形成的干涉峰的中心波长进行调谐，从而实现所述信号在调谐后干涉峰波段内的滤波。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器，其特征在于，在所述包层中开设有底面与所述导芯平行的结构，在所述包层中开设有垂直于所述底面并位于所述导芯同一侧，与所述导芯相对侧距离相等的至少两个微谐振腔，所述石墨烯铺设在所述底面上。3.根据权利要求1或2所述的基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器，其特征在于，所述导芯位于所述至少两个微谐振腔底端的侧上方。4.根据权利要求3所述的基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器，其特征在于，所述导芯与各个微谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：高磊，朱涛，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50