[发明专利]光学元件和电子设备

说明书

[目的]本发明的目的是提供一种具有高响应速度和调制波长高可控性的光学元件和电子设备。[解决手段]根据本技术的光学元件包括第一导电膜、第二导电膜和介电膜。第一导电膜具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量。第二导电膜具有透光性并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量。介电膜布置在第一导电膜和第二导电膜之间并且具有透光性和弹性。

技术领域

本技术涉及用于通过光学干涉效应进行光调制的光学元件和电子设备。

背景技术

作为用于调制光的元件，主要有难以小型化的马赫曾德尔型元件、EO(电光)元件等。另一方面，利用光干涉的Fabry-Perot型元件是仅反射特定波长的光学元件，并且用作通过控制干涉光路长度而仅反射或透射特定波长的滤光器(以下称为Fabry-Perot滤光器)。

近年来，通过在反射界面处使用石墨烯(例如，参见专利文献1)来电性改变光学特性，使调制反射特性成为可能(例如，参见非专利文献1)。然而，Fabry-Perot滤光器具有仅提取与预先设计的光路长度相对应的特定波长的光的结构，并且波长本身是固定的且不能任意改变。

在此，近来提出了一种以纳米量级电性控制限定光路的膜的位移的方法(例如，参见非专利文献2)。这允许作为光吸收导电膜的石墨烯悬浮在中空空间中，并允许向导电膜施加电压以产生静电吸引，从而控制导电膜的位移并改变在元件内传播的光的干涉光路长度。

因此，据说即使滤光器是Fabry-Perot滤光器，也可以控制干涉光的波长，并且通过施加诸如150V的高电压，可以使在元件内传播并反射的光的光谱的峰值波长在约5nm至20nm的范围内偏移。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申特开第2013-257482号公报

非专利文献

非专利文献1：Francisco J.Rodriguez,其他四人,Solid-State Electrolyte-Gated Graphene in Optical Modulators,ADVANCED MATERIALS 2017,1606372

非专利文献2：P.A.Thomas,其他七人,Nanomechanical electro-opticalmodulator based on atomic heterostructures,Nature Communications,DOI:10.1038per ncomms13590

发明内容

技术问题

然而，尽管作为原子层薄膜的诸如石墨烯之类的导电膜是具有一定机械强度和柔性的材料，但是仅仅通过使外围部分与元件内的金属接触来将其稳定地悬浮在中空状态是极其困难的。

此外，空气自身的相对介电常数为1，为了产生静电吸引，需要施加非常大的电压，并且需要大型外围电路和大的功耗。此外，当形成中空状态时，变化变大，并且极难以纳米量级控制目标波长。

此外，由于石墨烯与空气层之间的折射率差异增大，因此还存在由于界面反射而在提取的干涉光中产生显著损耗的问题。此外，由于薄膜在中空状态下被机械地操作，所以产生共振等，由此产生操作延迟等，使得不可能实现对输入的线性响应。

鉴于以上情况，本技术的目的是提供一种具有高响应速度和调制波长高可控性的光学元件和电子设备。

解决问题的技术方案

为了实现上述目的，根据本技术的光学元件包括第一导电膜、第二导电膜和介电膜。

第一导电膜具有透光性，并且能够通过费米能级调节来控制光学跃迁能量。