[发明专利]集成有超薄碳层的法珀腔非线性光学器件及其制备方法

权利要求书

1.一种集成有超薄碳层的法珀腔非线性光学器件，其特征在于：包括第一光学反射元件、第二光学反射元件、间隔材料层和碳材料层；第一光学反射元件和第二光学反射元件存在空间间隔形成法布里－珀罗谐振腔；碳材料层位于第一光学反射元件和第二光学反射元件之间；间隔材料层位于第一光学反射元件与碳材料层之间，或位于第二光学反射元件与碳材料层之间，或位于第一光学反射元件与碳材料层之间以及第二光学反射元件与碳材料层之间。

2.根据权利要求1所述的集成有超薄碳层的法珀腔非线性光学器件，其特征在于：第一光学反射元件材料为介质多层反射膜或金属纳米薄膜，第二光学反射元件材料为介质多层反射膜或金属纳米薄膜，碳材料层为石墨、单层石墨烯、多层石墨烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或无定型碳中的一种或多种碳材料依次叠加形成的复合结构，碳材料层厚度为0.3纳米-1微米；间隔材料层材料为高聚物透明材料、透明氧化物陶瓷或透明非氧化物陶瓷，间隔材料层厚度为50纳米-200微米。

3.根据权利要求2所述的集成有超薄碳层的法珀腔非线性光学器件，其特征在于：介质多层反射膜材料优选硫化锌、氟化镁、氟化钇、氧化钽、砷化镓、砷化铝、无定型硅、无定型锗、氧化铂、氧化钛或氧化硅；金属纳米薄膜材料优选金、银或铝；高聚物透明材料优选聚乙烯醇、聚丙烯酸胺、聚甲基丙烯酸甲酯或纤维素；透明氧化物陶瓷优选氧化铝、氮氧化铝，氧化镁、氧化铍、氧化钇或氧化钇-二氧化锆；透明非氧化物陶瓷优选砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁或氟化钙。

4.根据权利要求1所述的集成有超薄碳层的法珀腔非线性光学器件的制备方法，其特征在于：在第一光学反射元件上生长或沉积间隔材料层作为基底，或将第一光学反射元件作为基底；将碳材料层依次沉积到上述基底上或将生长好的单层或多层碳材料依次转移到基底上；在碳材料层上再生长或沉积间隔材料层，再在第二次生长的间隔材料上生长或沉积第二光学反射元件，或直接在碳材料层上生长或沉积第二光学反射元件；至少含有一个间隔材料层。

5.根据权利要求4所述的集成有超薄碳层的法珀腔非线性光学器件的制备方法，其特征在于：间隔材料的生长或沉积方法为热蒸镀、电子束蒸镀、脉冲激光沉积、分子束外延、原子层沉积或化学气相沉积；光学反射元件的生长或沉积方法优选磁控溅射、脉冲激光沉积、分子束外延、原子层沉积或化学气相沉积。

6.根据权利要求4所述的集成有超薄碳层的法珀腔非线性光学器件的制备方法，其特征在于：第一光学反射元件材料优选介质多层反射膜或金属纳米薄膜，第二光学反射元件材料优选介质多层反射膜或金属纳米薄膜，碳材料层为石墨、单层石墨烯、多层石墨烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或无定型碳中的一种或多种碳材料依次叠加形成的复合结构，碳材料层厚度为0.3纳米-1微米；间隔材料层厚度为50纳米-200微米，间隔材料层材料为高聚物透明材料、透明氧化物陶瓷或透明非氧化物陶瓷。

7.根据权利要求6所述的集成有超薄碳层的法珀腔非线性光学器件的制备方法，其特征在于：介质多层反射膜材料优选硫化锌、氟化镁、氟化钇、氧化钽、砷化镓、砷化铝、无定型硅、无定型锗、氧化铂、氧化钛或氧化硅；金属纳米薄膜材料优选金、银或铝；高聚物透明材料优选聚乙烯醇、聚丙烯酸胺、聚甲基丙烯酸甲酯或纤维素；透明氧化物陶瓷优选氧化铝、氮氧化铝，氧化镁、氧化铍、氧化钇或氧化钇-二氧化锆；透明非氧化物陶瓷优选砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁或氟化钙。