專(zhuān)利名稱(chēng)：基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)儀器，尤其是基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器。
背景技術(shù)：
Mach-Zehnder電光調(diào)制器是一種常用的干涉型外調(diào)制器。其調(diào)制輸出光為兩個(gè)調(diào)制臂光場(chǎng)相互干涉的結(jié)果。現(xiàn)有Mach-Zehnder電光調(diào)制器所能獲得的信號(hào)點(diǎn)在其信號(hào)空間星座圖上只能位于一個(gè)圓環(huán)上。受限于此，隨著信號(hào)點(diǎn)的增加，信號(hào)點(diǎn)之間的歐氏距離將迅速減小，難以再增加更多的信號(hào)點(diǎn)，限制了光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率和容量。石墨烯(graphene)是由碳原子構(gòu)成的二維晶體,是其它碳材料同素異形體的基本構(gòu)成單元。將石墨烯施加不同電壓，石墨烯中電子的能量(費(fèi)米能級(jí))會(huì)改變，并影響對(duì)光子吸收的特性。目前，基于石墨烯的電光調(diào)制器已經(jīng)見(jiàn)諸報(bào)道(參見(jiàn)Ming Liu et.al，“Agrapheme-based broadband optical modulator, ” Nature No. 474, pp. 64-67, 2011)。這種調(diào)制方式僅調(diào)制光場(chǎng)幅度，信號(hào)點(diǎn)都在一個(gè)維度上，在同等信噪水平下，所能提供的信號(hào)點(diǎn)小于多維信號(hào)調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有Mach-Zehnder調(diào)制器和石墨烯電光調(diào)制器無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波光電場(chǎng)幅度和相位同時(shí)調(diào)制的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器，以增加更多的信號(hào)點(diǎn)，進(jìn)一步提高光通信系統(tǒng)的速率和容量。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器,包括Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂相位調(diào)制與干涉系統(tǒng)，在Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上分別設(shè)有石墨烯薄膜和石墨烯薄膜電極。所述干涉系統(tǒng)包括上調(diào)制臂上設(shè)有上調(diào)制臂電壓V1 (t)，下調(diào)制臂上設(shè)有下調(diào)制臂電壓V2 (t)。通過(guò)石墨烯薄膜電極在石墨烯薄膜上加載電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)的改變引起石墨烯薄膜對(duì)調(diào)制臂內(nèi)光場(chǎng)能量吸收的變化，從而對(duì)調(diào)制臂內(nèi)導(dǎo)波光的幅度和相位進(jìn)行調(diào)制。本發(fā)明所述石墨烯薄膜覆蓋在Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上，并與石墨烯薄膜電極連接。上調(diào)制臂的石墨烯薄膜上設(shè)有石墨烯薄膜電極Pl和P2，下調(diào)制臂的石墨烯薄膜上設(shè)有石墨烯薄膜電極P3和P4。所述石墨烯薄膜電極連接在石墨烯薄膜上。所述電場(chǎng)的方向在由Mach-Zehnder電光調(diào)制器上調(diào)制臂和下調(diào)制臂所共同確定的平面內(nèi)。采用以上技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是該改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器可以選擇任意P個(gè)導(dǎo)波光電場(chǎng)振幅和Q個(gè)相位來(lái)構(gòu)成一個(gè)R=P*Q的組合幅度和相位調(diào)制。利用石墨烯的快速響應(yīng)特性，能進(jìn)一步提高現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率和容量，在相同的最小歐氏距離下，可以提供更多的信號(hào)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的原理示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 :根據(jù)圖1所示,本發(fā)明一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器，包括Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂相位調(diào)制與干涉系統(tǒng)(即上調(diào)制臂3，下調(diào)制臂4，上調(diào)制臂電壓V1 (t)，下調(diào)制臂電壓V2 (t)) Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上分別設(shè)有石墨烯薄膜和石墨烯薄膜電極，通過(guò)石墨烯薄膜電極在石墨烯薄膜上加載電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)的改變引起石墨烯薄膜對(duì)調(diào)制臂內(nèi)光場(chǎng)能量吸收的變化，從而對(duì)調(diào)制臂內(nèi)導(dǎo)波光的幅度和相位進(jìn)行調(diào)制。本發(fā)明所述石墨烯薄膜覆蓋在Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上，并與石墨烯薄膜電極連接。所述石墨烯薄膜電極連接在石墨烯薄膜上。上調(diào)制臂3的石墨烯薄膜I上設(shè)有石墨烯薄膜電極Pl和P2，下調(diào)制臂4的石墨烯薄膜2上設(shè)有石墨烯薄膜電極P3和P4。所述電場(chǎng)的方向在由Mach-Zehnder電光調(diào)制器上調(diào)制臂3和下調(diào)制臂4所共同確定的平面內(nèi)。如果
I Eix ( )代表入射光電場(chǎng)函數(shù)；
I 代表在石墨烯薄膜I上建立的在XZ平面上的幅度調(diào)制電場(chǎng)函數(shù)；
I 代表在石墨烯薄膜2上建立的在XZ平面上的幅度調(diào)制電場(chǎng)函數(shù)；
I 代表在Mach-Zehnder電光調(diào)制器上調(diào)制臂3上加載的入射光電場(chǎng)相位調(diào)制電壓函數(shù)；
I 代表在Mach-Zehnder電光調(diào)制器下調(diào)制臂4上加載的入射光電場(chǎng)相位調(diào)制電壓函數(shù)；
I乓ι( 代表在Mach-Zehnder電光調(diào)制器上調(diào)制臂3內(nèi)的光場(chǎng)函數(shù)；
I乓2(0代表在Mach-Zehnder電光調(diào)制器下調(diào)制臂4內(nèi)的光場(chǎng)函數(shù)；
I ￡^七)代表經(jīng)過(guò)該改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器調(diào)制后的出射光電場(chǎng)函數(shù)；
I 代表經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)Mach-Zehnder電光調(diào)制方式調(diào)制后的出射光電場(chǎng)函數(shù)。如果不加載幅度調(diào)制電場(chǎng)函數(shù)和巧(〗)，則該調(diào)制器以傳統(tǒng)Mach-Zehnder電
光調(diào)制器的方式工作，其調(diào)制后的出射光電場(chǎng)函數(shù)尾《⑷可以表示為
權(quán)利要求
1.一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器,包括Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂相位調(diào)制與干涉系統(tǒng)，其特征在于=Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上分別設(shè)有石墨烯薄膜和石墨烯薄膜電極，所述干涉系統(tǒng)包括上調(diào)制臂上設(shè)有上調(diào)制臂電壓V1 (t)，下調(diào)制臂上設(shè)有下調(diào)制臂電壓V2 (t)，通過(guò)石墨烯薄膜電極在石墨烯薄膜上加載電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)的改變引起石墨烯薄膜對(duì)調(diào)制臂內(nèi)光場(chǎng)能量吸收的變化，從而對(duì)調(diào)制臂內(nèi)導(dǎo)波光的幅度和相位進(jìn)行調(diào)制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器,其特征在于所述石墨烯薄膜覆蓋在Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂上，上調(diào)制臂(3)的石墨烯薄膜(I)上設(shè)有石墨烯薄膜電極Pl和P2，下調(diào)制臂(4)的石墨烯薄膜(2)上設(shè)有石墨烯薄膜電極P3和P4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器,其特征在于所述石墨烯薄膜電極連接在石墨烯薄膜上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器,其特征在于所述電場(chǎng)的方向在由Mach-Zehnder電光調(diào)制器上調(diào)制臂(3)和下調(diào)制臂(4)所共同確定的平面內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于石墨烯的改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器，包括Mach-Zehnder電光調(diào)制器雙臂相位調(diào)制與干涉系統(tǒng)，電光調(diào)制器雙臂上分別有石墨烯薄膜和石墨烯薄膜電極。利用石墨烯薄膜電極在石墨烯薄膜上加載電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)的改變引起石墨烯薄膜對(duì)調(diào)制臂內(nèi)光場(chǎng)能量吸收的變化，從而對(duì)調(diào)制臂內(nèi)導(dǎo)波光的幅度和相位進(jìn)行調(diào)制。該改進(jìn)型Mach-Zehnder電光調(diào)制器可以選擇任意P個(gè)導(dǎo)波光電場(chǎng)振幅和Q個(gè)相位來(lái)構(gòu)成一個(gè)R=P*Q的組合幅度和相位調(diào)制。利用石墨烯的快速響應(yīng)特性，能進(jìn)一步提高現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率和容量，在相同的最小歐氏距離下，可以提供更多的信號(hào)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02F1/035GK103064201SQ20131001397
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者梁錚, 丁榮, 義理林, 倪振華 申請(qǐng)人:泰州巨納新能源有限公司