[发明专利]基于石墨烯的电控波长可调的超窄带通光滤波器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

根据本发明实施例的第一方面，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。

本发明的有益效果是：

1、本发明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，由于本发明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，因此本发明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、本发明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，本发明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、本发明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、本发明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、本发明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是本发明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是本发明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是本发明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是本发明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。