基于石墨烯涂覆空心光纤电光调制特性的研究

编号：CPJS05851

篇名：基于石墨烯涂覆空心光纤电光调制特性的研究

作者：毕卫红； 王圆圆； 付广伟； 王晓愚； 李彩丽；

关键词： 石墨烯 空心光纤 化学势 有限元法

机构： 燕山大学信息科学与工程学院,河北省特种光纤与光纤传感重点实验室；

摘要： 设计了一种新型的石墨烯-空心光纤可调谐结构,将石墨烯涂覆在空心光纤的空气孔内表面上,利用有限元法研究了该结构的电光调制特性.研究表明,改变石墨烯的化学势既可以调控光纤的相位和开关特性,还可以调谐光纤损耗峰与次峰的位置、强度和宽度.然而,改变空气孔半径和石墨烯层数不会改变开关点和损耗峰与次峰的位置,只会改变损耗差和损耗峰的强度和宽度,而且由N层石墨烯引起的损耗差是单层的N倍.这是因为石墨烯的介电常数决定了光纤的有效折射率和损耗,改变石墨烯的化学势可以改变石墨烯的介电常数,而改变空气孔半径和石墨烯层数不会改变石墨烯的介电常数,却改变了石墨烯和光的作用强度.经过参数优化之后,我们提出一种基于五层石墨烯涂覆空心光纤的电吸收型调制器,工作在1180—1760 nm波段,具有小尺寸(5 mm×125μm)、宽光带宽(580 nm)、高消光比(16 dB)、高调制带宽(64 MHz)和低插入损耗(1.23 dB)特性.研究结果对基于石墨烯的可调谐光纤光子器件的设计和应用提供了理论参考.