光纖系統中石墨烯器件的光電特性研究.pdf

1、石墨烯作為一種新型材料自2004年被發現以來，憑借其優良的光電特性在學術界掀起了一波研究的熱潮，并在光纖通信領域取得了諸多優秀的研究成果。石墨烯具有高的電子遷移率、強的三階光學非線性、高功率飽和吸收、寬譜穩定吸收等優良的性能，但是單層石墨烯材料對垂直入射光的吸收率只有2.3％，這極大的限制了石墨烯器件在光纖通信系統中的應用。如何提高單層石墨烯的光場吸收率，最大限度的激發石墨烯優良的光電特性已經成為現今學術界研究的熱點。
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2、們通過設計不同結構的石墨烯光纖器件驗證了石墨烯在光纖中超強的光學三階非線性和光電轉換特性。首先，我們在傾斜光纖光柵上附著石墨烯激發其三階光學非線性并演示了四波混頻的應用。在傾斜光纖光柵上轉移單層石墨烯后，光纖的插損增加至7.2dB，在泵浦光功率為500mW時獲得了最大約-34.9dB的四波混頻轉換效率。實驗中詳細的討論了泵浦光功率、波長間隔、石墨烯作用長度、傾斜光纖光柵傾角等變量對四波混頻轉換效率的影響。為了驗證石墨烯超快的載流子遷移率

3、和光電轉換特性，我們利用微納光纖可以泄露出強倏逝場的傳輸特性，通過在載玻片基底上蒸鍍金屬電極、轉移石墨烯制備了微納光纖-石墨烯光電導探測器。利用Comsol光場仿真驗證了這種新型光電導探測器具有寬譜穩定吸收的特性，并在實驗中測得石墨烯引起的插損最大可以達到11.8dB。當向微納光纖中通入功率為1dBm的泵浦光時獲得了最大約2.81mA/W的探測器響應率，實驗中同時探討了不同泵浦光功率下這種新型光電導探測器轉換效率的變化趨勢。