[发明专利]一种基于石墨烯的光定向耦合器件

摘要

一种基于石墨烯的光定向耦合器件，包括平行光发生器和光定向耦合结构；平行光发生器位于光定向耦合结构的上方；光定向耦合结构从上至下依次包括含双狭缝的金属薄膜、上层二氧化硅层、石墨烯层、下层二氧化硅和背栅极；石墨烯层和背栅极之间设置有可调电源；平行光发生器产生一束TM模式电磁波斜射在双狭缝金属薄膜上，在狭缝出口表面形成耦合电磁模，该耦合电磁模在金属薄膜与石墨烯之间的上层二氧化硅介质层中传输。本发明通过栅极电压调节石墨烯的费米能级来调控光信号的耦合方向，实现了对光信号的主动控制，而且所需的功耗较小，响应速度快，具有很宽的工作频带。 1

主权项

1.一种基于石墨烯的光定向耦合器件，其特征在于：包括平行光发生器和光定向耦合结构；所述平行光发生器位于光定向耦合结构的上方；所述光定向耦合结构从上至下依次包括含双狭缝的金属薄膜、上层二氧化硅层、石墨烯层、下层二氧化硅和背栅极；所述石墨烯层和背栅极之间设置有可调电源 ；所述平行光发生器产生一束TM模式电磁波斜射在双狭缝金属薄膜上，在狭缝出口表面形成耦合电磁模，该耦合电磁模在金属薄膜与石墨烯之间的上层二氧化硅介质层中传输；所述金属薄膜和上层二氧化硅的厚度均在30‑100nm之间；所述所述背栅极为p型掺杂硅介质层，所述下层二氧化硅的厚度在50‑100nm之间，所述p型掺杂硅介质层的厚度在200‑1000nm之间；

左右狭缝产生的俩电磁模在右狭缝的右侧区域的位相差为的奇数倍，而在左狭缝的左侧区域的位相差的偶数倍；或者右狭缝的右侧区域的俩电磁模位相差为的偶数倍，而在左狭缝的左侧区域，俩电磁模之间的位相差为的奇数倍。

2.根据权利要求1所述的基于石墨烯的光定向耦合器件，其特征在于：所述金属薄膜的材料为银或者金。

3.根据权利要求2所述的基于石墨烯的光定向耦合器件，其特征在于：所述金属薄膜的厚度为50nm，所述上层二氧化硅的厚度为40nm。

4.根据权利要求1‑3任一项所述的基于石墨烯的光定向耦合器件，其特征在于：所述p型掺杂硅介质层附着在下层二氧化硅介质层的下面。

5.根据权利要求4所述的基于石墨烯的光定向耦合器件，其特征在于：所述下层二氧化硅的厚度为80nm；所述p型掺杂硅介质层的厚度为500nm。