本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

全光信號處理是光纖通信系統(tǒng)重要的發(fā)展趨勢和研究方向。在基于歸零碼(Return to Zero，RZ)或窄脈沖的數(shù)字光通信系統(tǒng)中，例如在光碼分多址(Optical Code Division Multiple Access，OCDMA)和光時分復(fù)用(Optical Time Division Multiple Access，OTDMA)通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)接收端接收到的光脈沖信號往往都存在一定量基底噪聲，比如放大器所引入的自發(fā)輻射噪聲(ASE噪聲)、多用戶接入干擾噪聲(MAI噪聲)等，而這種干擾噪聲的存在將嚴(yán)重惡化接收光脈沖信號的信噪比，接收判決難度加大，容限降低，惡化接收機(jī)的接收靈敏度，最終影響到數(shù)字光通信系統(tǒng)的信號接收性能。因此，如何消除包括MAI噪聲在內(nèi)的噪聲基底是光多址接入通信系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵問題。

全光閾值技術(shù)是消除MAI噪聲中的關(guān)鍵技術(shù)之一，近年來，這種技術(shù)引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。目前，已有多種光閾值技術(shù)被提出，其中最為常見的方法是利用光纖或半導(dǎo)體介質(zhì)中的非線性效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)原理主要包括基于自相位調(diào)制效應(yīng)(SPM)、交叉相位調(diào)制效應(yīng)(XPM)以及二次諧波產(chǎn)生(SHG)。這些方法的核心思想是：接收端的信息信號一般具有足夠高的瞬時峰值功率，能在非線性介質(zhì)中產(chǎn)生非線性效應(yīng)，通過產(chǎn)生新的頻率分量，使得信息信號被保存下來；而MAI等基底噪聲因功率較低，不足以產(chǎn)生非線性效應(yīng)，因而當(dāng)它通過非線性介質(zhì)中時就會被濾除。

基于SPM和XPM的閾值技術(shù)通常需要較長的非線性光纖，損耗較大且穩(wěn)定性較差，特別是基于XPM的方案，在所需光功率較高的同時，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也極為復(fù)雜。

為了簡化閾值技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)同時降低所需的光信號功率，有學(xué)者提出了利用周期極化鈮酸鋰(PPLN)晶體中SHG效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)閾值判決的方案，系統(tǒng)中的PPLN是一種新型的高非線性半導(dǎo)體器件，當(dāng)帶有MAI噪聲的脈沖信號輸入PPLN中，正確的碼元脈沖具有足夠峰值功率光脈沖在PPLN傳輸時將產(chǎn)生SHG效應(yīng)，而MAI噪聲的峰值功率不足以產(chǎn)生SHG效應(yīng)，通過將在PPLN中產(chǎn)生的二倍頻信號濾出即可實(shí)現(xiàn)閾值判決，然而SHG波長的光信號將難以在光纖中實(shí)現(xiàn)傳輸及處理。為解決這個問題，有人提出了將SHG與XPM相結(jié)合的技術(shù)方案。在PPLN中XPM效應(yīng)的作用下，SHG產(chǎn)生的二倍頻光將變頻至C波段，與單獨(dú)基于SHG的閾值技術(shù)相比，這種改進(jìn)后的閾值技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成本和復(fù)雜度大幅提高。與此同時，PPLN作為一種新型半導(dǎo)體器件，其成本極其高昂，因此難以得到廣泛應(yīng)用。

因此，目前的這些閾值器件需要較長的非線性光纖或者需要昂貴的PPLN半導(dǎo)體器件。因此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好且成本較低的全光閾值器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件，所述基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性較好，成本較低。本發(fā)明還提供了所述基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明第一方面提供了一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件，包括沿光傳播方向設(shè)置的光放大器以及與所述光放大器連接的飽和吸收體，所述飽和吸收體包括光波導(dǎo)以及包覆在所述光波導(dǎo)表面的二維材料。

其中，所述二維材料包括石墨烯、黑磷、拓?fù)浣^緣體和過渡金屬硫化物中的至少一種。

其中，所述拓?fù)浣^緣體包括Bi₂Te₃、Bi₂Se₃和Sb₂Te₃中的至少一種，所述過渡金屬硫化物包括二硫化鉬和二硫化鎢中的至少一種。

其中，所述光波導(dǎo)為微納光纖或納米線。

其中，所述光放大器為摻鉺光纖光放大器或半導(dǎo)體光放大器。

其中，光脈沖信號經(jīng)所述光放大器放大后的峰值功率大于或等于所述飽和吸收體的峰值飽和功率。

其中，所述光放大器與所述飽和吸收體通過光纖連接。

本發(fā)明第一方面提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件，包括光放大器和飽和吸收體，該全光閾值器件結(jié)構(gòu)非常簡單，成本較低。另外，該全光閾值器件中不需要使用非線性光纖或者昂貴的PPLN半導(dǎo)體器件，從而避免了使用非線性光纖帶來的損耗較大和穩(wěn)定性差的缺陷以及成本較高的缺陷。該全光閾值器件可以用于提高接收信號的信噪比，改善信號質(zhì)量，有利于提高光通信系統(tǒng)接收判決性能。

本發(fā)明第二方面提供了一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的制備方法，包括以下步驟：

將二維材料包覆在光波導(dǎo)的表面，形成飽和吸收體；

提供光放大器，將所述光放大器與所述飽和吸收體連接，形成基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件。

其中，采用光纖光鑷的方法或者撕膠帶的方法將所述二維材料包覆在所述光波導(dǎo)的表面。

本發(fā)明第二方面提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的制備方法簡單、易操作。

本發(fā)明第三方面提供了一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的應(yīng)用，所述基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件用于全光信號處理，所述基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件用于全光信號處理過程中降低光脈沖信號中噪聲的方法，包括以下步驟：

(1)繪制飽和吸收體的飽和吸收效應(yīng)曲線，根據(jù)所述飽和吸收效應(yīng)曲線得到所述飽和吸收體的平均閾值功率和平均飽和功率；

(2)將所述飽和吸收體的平均閾值功率和所述平均飽和功率轉(zhuǎn)換成峰值閾值功率和峰值飽和功率；

(3)采用光放大器對接收到的光脈沖信號進(jìn)行功率放大，使放大后的光脈沖信號的峰值功率大于或等于所述飽和吸收體的峰值飽和功率；

(4)將放大后的光脈沖信號輸入至所述飽和吸收體中，所述光脈沖信號中的大于或等于所述飽和吸收體的峰值飽和功率的信號幾乎透明通過，所述光脈沖信號中小于峰值閾值功率的信號被強(qiáng)烈吸收，從而降低光脈沖信號中的噪聲。

本發(fā)明第三方面提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的應(yīng)用，所述基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件可用于全光信號處理，從而降低光脈沖信號中的噪聲。

綜上，本發(fā)明有益效果包括以下幾個方面：

1、本發(fā)明提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件，結(jié)構(gòu)非常簡單，穩(wěn)定性較好，成本較低。該全光閾值器件提高了接收信號的信噪比，改善了信號質(zhì)量，有利于提高光通信系統(tǒng)接收判決性能；

2、本發(fā)明提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的制備方法簡單、易操作；

3、本發(fā)明提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件可以用于全光信號處理，從而降低光脈沖信號中的噪聲。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的飽和吸收體的微觀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的飽和吸收體的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的飽和吸收體的飽和吸收效應(yīng)曲線測試示意圖；

圖5為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的飽和吸收體的飽和吸收效應(yīng)曲線圖；

圖6為基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件用于全光信號處理過程中降低光脈沖信號中噪聲的效果示意圖。

具體實(shí)施方式

以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明第一方面提供了一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件，包括沿光傳播方向設(shè)置的光放大器以及與光放大器連接的飽和吸收體，飽和吸收體包括光波導(dǎo)以及包覆在光波導(dǎo)表面的二維材料。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，二維材料包括石墨烯、黑磷、拓?fù)浣^緣體和過渡金屬硫化物中的至少一種。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，拓?fù)浣^緣體包括Bi₂Te₃、Bi₂Se₃和Sb₂Te₃中的至少一種。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，過渡金屬硫化物包括二硫化鉬和二硫化鎢中的至少一種。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，二維材料的尺寸大小為業(yè)界常規(guī)選擇，在此不做特殊限定。

本發(fā)明利用二維材料的飽和吸收效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)全光閾值效果，二維材料的飽和吸收效應(yīng)能夠讓高峰值功率的光信號幾乎透明透射，而對于功率較低的光基底噪聲信號強(qiáng)烈吸收，通過率較低，因此該飽和吸收效應(yīng)可以對光通信系統(tǒng)的接收光信號起到全光閾值的效果。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，光波導(dǎo)為微納光纖或納米線。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，微納光纖的直徑為業(yè)界常規(guī)選擇，在此不做特殊限定。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，納米線包括半導(dǎo)體納米線。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，納米線的直徑為業(yè)界常規(guī)選擇，在此不做特殊限定。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，當(dāng)光波導(dǎo)為納米線時，光纖和納米線通過耦合的方式連接，具體耦合方式為業(yè)界常規(guī)選擇。

本發(fā)明將二維材料包覆在光波導(dǎo)上形成飽和吸收體，該光波導(dǎo)可與光纖通信系統(tǒng)兼容，從而使得該全光閾值器件能夠與光纖通信系統(tǒng)兼容，該全光閾值器件結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性強(qiáng)。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，光放大器為摻鉺光纖光放大器(EDFA)或半導(dǎo)體光放大器(SOA)。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，光脈沖信號經(jīng)光放大器放大后的峰值功率大于或等于飽和吸收體的峰值飽和功率。

本發(fā)明使用光放大器將系統(tǒng)接收的脈沖光信號進(jìn)行合理放大，使得放大后的光信號功率水平剛好處于二維材料飽和吸收效應(yīng)的作用區(qū)域，即光脈沖信號中心峰值功率達(dá)到二維材料的飽和功率點(diǎn)，幾乎透明通過，而低功率的基底噪聲處于閾值功率點(diǎn)以下，被強(qiáng)烈抑制。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，光放大器與飽和吸收體通過光纖連接。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，光纖為單模光纖。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，該全光閾值器件可與光接收機(jī)連接。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1，圖1中1、3和5代表通信用單模光纖；2代表光放大器；4代表飽和吸收體；圖中的箭頭表示光傳播方向。光放大器包括第一輸入端和第一輸出端，飽和吸收體包括第二輸入端和第二輸出端，第一輸入端可與其他器件如光纖通信系統(tǒng)通過光纖連接。第一輸出端和第二輸入端通過光纖連接，第二輸出端可與其他接收器件如接收機(jī)通過光纖連接。這里的光纖可以選擇通信用單模光纖。從光纖通信系統(tǒng)接收下來的光信號送入本發(fā)明的全光閾值器件中，輸入進(jìn)來的光脈沖信號含有基底噪聲，首先這些光信號被送入光放大器2(如EDFA)進(jìn)行放大，經(jīng)過放大后的光信號通過光纖3進(jìn)入飽和吸收體4，由于飽和吸收體中的微納光纖或者納米線表面的強(qiáng)倏逝波效應(yīng)及功率密度增強(qiáng)使得光與包覆在光波導(dǎo)表面的二維材料發(fā)生強(qiáng)烈的非線性作用，產(chǎn)生了飽和吸收效應(yīng)，此飽和吸收體將會對送入的脈沖信號進(jìn)行全光閾值作用，明顯抑制住基底噪聲；最后經(jīng)過全光閾值整形的光脈沖信號通過第二輸出端輸出，然后進(jìn)入接收機(jī)的光電探測器，轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行接收判決。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的飽和吸收體的微觀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的飽和吸收體的結(jié)構(gòu)圖；圖2和圖3中，41代表光波導(dǎo)，42代表包覆在光波導(dǎo)表面的二維材料。從圖2和圖3中可以看出，本發(fā)明提供的飽和吸收體包括光波導(dǎo)和包覆在光波導(dǎo)表面的二維材料。本發(fā)明將具備飽和吸收效應(yīng)的二維材料包裹在光波導(dǎo)上，通過光波導(dǎo)表面的強(qiáng)倏逝波效應(yīng)及功率密度增強(qiáng)使得光與包覆在光波導(dǎo)表面的二維材料發(fā)生強(qiáng)烈的非線性作用。該非線性作用的表現(xiàn)為：對輸入的功率較低的光基底噪聲信號強(qiáng)烈吸收，通過率較低，而對于輸入的高峰值功率的光信號幾乎透明透射。

本發(fā)明將二維材料的飽和吸收效應(yīng)用作全光閾值器件，需要先將光通信系統(tǒng)接收到的脈沖光信號用光放大器進(jìn)行放大，使得光脈沖信號的中心峰值功率達(dá)到飽和吸收曲線的飽和點(diǎn)或以上，而旁邊基底噪聲功率低于飽和吸收曲線的閾值功率；經(jīng)過放大之后的光脈沖信號送入表面包覆了二維材料的光波導(dǎo)；由于二維材料的飽和吸收效應(yīng)將會抑制功率較低的基底噪聲，而具備較高中心峰值功率的信號脈沖將會幾乎透明傳輸，因此起到了全光閾值效果，提高了接收信號的信噪比，改善了信號質(zhì)量，有利于提高系統(tǒng)接收判決性能。

本發(fā)明第一方面提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件，包括光放大器和飽和吸收體，該全光閾值器件結(jié)構(gòu)非常簡單，成本較低。另外，全光閾值器件中不需要使用非線性光纖或者昂貴的PPLN半導(dǎo)體器件，從而避免了使用非線性光纖帶來的損耗較大和穩(wěn)定性差的缺陷以及成本較高的缺陷。該全光閾值器件可以用于提高接收信號的信噪比，改善信號質(zhì)量，有利于提高光通信系統(tǒng)接收判決性能。

本發(fā)明第二方面提供了一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的制備方法，包括以下步驟：

將二維材料包覆在光波導(dǎo)表面，形成飽和吸收體；

提供光放大器，將光放大器與飽與吸收體通過光纖連接，形成基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，將二維材料包覆在光波導(dǎo)表面的方法具體不限，例如可采用光纖光鑷或撕膠帶的方法將二維材料包覆在光波導(dǎo)表面，這些方法為業(yè)界的常規(guī)選擇。

本發(fā)明第二方面提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的制備方法簡單、易操作。

本發(fā)明第三方面提供了一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的應(yīng)用，本發(fā)明基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件用于全光信號處理。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，全光閾值器件用于將待進(jìn)入光接收機(jī)的光信號進(jìn)行整形。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，全光信號處理位于光接收機(jī)的光電探測器之前。

本發(fā)明全光閾值器件降低了基底噪聲對于有用信號的干擾，起到改善信號質(zhì)量，提高接收光信號的信噪比作用，最后經(jīng)過全光閾值整形的光脈沖信號進(jìn)入接收機(jī)的光電探測器，轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行接收判決，改進(jìn)接收機(jī)的誤碼率性能。

本發(fā)明提供的全光閾值器件，其根本原理是利用二維材料的飽和吸收效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)信號的全光整形作用，因此需要合理設(shè)置參數(shù)使得入射光脈沖工作在飽和吸收效應(yīng)區(qū)域。

本發(fā)明一實(shí)施方式中，基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件用于全光信號處理過程中降低光脈沖信號中噪聲的方法，包括以下步驟：

(1)繪制飽和吸收體的飽和吸收效應(yīng)曲線，根據(jù)飽和吸收效應(yīng)曲線得到飽和吸收體的平均閾值功率和平均飽和功率；

(2)將飽和吸收體的平均閾值功率和平均飽和功率轉(zhuǎn)換成峰值閾值功率和峰值飽和功率；

(3)采用光放大器對接收到的光脈沖信號進(jìn)行功率放大，使放大后的光脈沖信號的峰值功率大于或等于飽和吸收體的峰值飽和功率；

(4)將放大后的光脈沖信號輸入至飽和吸收體中，光脈沖信號中的大于或等于飽和吸收體的峰值飽和功率的信號幾乎透明通過，光脈沖信號中小于峰值閾值功率的信號被強(qiáng)烈吸收，從而降低光脈沖信號中的噪聲。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟(1)中，通過實(shí)驗(yàn)測量出飽和吸收體的飽和吸收效應(yīng)曲線，為光信號的功率工作區(qū)域提供依據(jù)。步驟(1)中飽和吸收效應(yīng)曲線實(shí)驗(yàn)測試過程如圖4所示。圖4為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的飽和吸收體的飽和吸收效應(yīng)曲線測試示意圖。圖中，7、9、11、13、14和18均代表通信用單模光纖。

如圖4所示，其測試過程為：脈沖激光器6發(fā)出的脈沖光經(jīng)過高功率EDFA 8放大后送入可調(diào)諧光衰減器10，通過調(diào)節(jié)可調(diào)諧衰減器10的衰減大小來調(diào)節(jié)輸入給包覆著二維材料的飽和吸收體SA的光功率大小，以便測試出飽和吸收效應(yīng)曲線，脈沖光經(jīng)過可調(diào)諧光衰減器10之后、在輸入給飽和吸收體之前還需經(jīng)過1×2的光耦合器12，其中光耦合器的一個端口輸出給光功率計15用作監(jiān)測輸入光功率大小，另外一個端口輸入給飽和吸收體16，在飽和吸收體16的輸出端再連接一個光功率計17用于監(jiān)測輸出光功率大小。根據(jù)輸出光功率大小繪制飽和吸收效應(yīng)曲線，飽和吸收效應(yīng)曲線圖如圖5所示。圖5為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的飽和吸收效應(yīng)曲線圖。由飽和吸收效應(yīng)曲線可以得出閾值點(diǎn)P_a,th和飽和點(diǎn)P_a,sa。

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟(2)中，測試出了飽和吸收效應(yīng)曲線，需要將脈沖光的平均光功率轉(zhuǎn)換成峰值光功率，其過程為：如果脈沖激光器的脈寬為W，脈沖激光器的周期為T，平均光功率為P_a，那么峰值光功率P_p為：

P_p＝P_a×T/W (1)

由公式(1)可以得出飽和吸收曲線相應(yīng)的峰值閾值功率P_p,th和峰值飽和功率P_p,sa:

P_p,th＝P_a,th×T/W (2)

P_p,sa＝P_a,sa×T/W (3)

本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟(3)中，得出了飽和吸收效應(yīng)曲線以及對應(yīng)的峰值功率，需要針對性地用光放大器對系統(tǒng)接收到的光脈沖信號進(jìn)行功率放大，其過程為：如果系統(tǒng)接收到的光信號脈寬為W_s，信號周期為T_s，為使得峰值功率達(dá)到飽和吸收效應(yīng)曲線的峰值飽和功率P_p,sa，需要用光放大器EDFA對光脈沖信號進(jìn)行放大，放大后的平均光功率P_a,EDFA應(yīng)當(dāng)滿足：

P_a,EDFA≥P_p,sa×W_s/T_s (4)

公式(4)為能夠達(dá)到全光閾值效果的必要條件，只有光放大器的輸出功率滿足公式(4)，才能發(fā)揮出飽和吸收效應(yīng)作為全光閾值整形的能力。

本發(fā)明第三方面提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件可以用于全光信號處理，從而降低光信號中的噪聲，提高了接收信號的信噪比，改善了信號質(zhì)量，有利于提高光通信系統(tǒng)接收判決性能。

實(shí)施例1

一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件，包括沿光傳播方向設(shè)置的摻鉺光纖光放大器和飽和吸收體，摻鉺光纖光放大器與飽和吸收體之間通過單模光纖連接，飽和吸收體包括微納光纖以及包覆在微納光纖表面的石墨烯。

實(shí)施例2

一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件，包括沿光傳播方向設(shè)置的半導(dǎo)體光放大器和飽和吸收體，半導(dǎo)體光放大器與飽和吸收體之間通過單模光纖連接，飽和吸收體包括微納光纖以及包覆在微納光纖表面的黑磷。

實(shí)施例3

一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件，包括沿光傳播方向設(shè)置的摻鉺光纖光放大器和飽和吸收體，摻鉺光纖光放大器與飽和吸收體之間通過單模光纖連接，飽和吸收體包括半導(dǎo)體納米線以及包覆在半導(dǎo)體納米線表面的Bi₂Te₃。

實(shí)施例4

一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件，包括沿光傳播方向設(shè)置的摻鉺光纖光放大器和飽和吸收體，摻鉺光纖光放大器與飽和吸收體之間通過單模光纖連接，飽和吸收體包括半導(dǎo)體納米線以及包覆在半導(dǎo)體納米線表面的二硫化鉬。

實(shí)施例5

一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的制備方法，包括以下步驟：

通過光纖光鑷的方法將石墨烯沉積、包覆在微納光纖的表面，形成飽和吸收體；

提供摻鉺光纖光放大器，將摻鉺光纖光放大器與所述飽和吸收體通過單模光纖連接，形成基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件。

實(shí)施例6

一種基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件的制備方法，包括以下步驟：

通過撕膠帶法的方法將石墨烯包覆在半導(dǎo)體納米線的表面，形成飽和吸收體；

提供半導(dǎo)體光放大器，將半導(dǎo)體光放大器與所述飽和吸收體通過單模光纖連接，其中，半導(dǎo)體納米線與單模光纖通過耦合的方式連接，形成基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件。

效果實(shí)施例

將實(shí)施例1制得的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件用于全光信號處理過程中降低光脈沖信號中噪聲，圖6為基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件用于全光信號處理過程中降低光脈沖信號中噪聲的效果示意圖，如圖6中可以看出，光脈沖信號經(jīng)過放大后，光脈沖信號進(jìn)入飽和吸收體，光脈沖信號中處于飽和吸收體的峰值飽和功率附近的脈沖信號20幾乎透明通過飽和吸收體，而處于飽和吸收體的峰值閾值功率附近的基底噪聲21得到極大的抑制。因此，本發(fā)明提供的基于二維材料飽和吸收效應(yīng)的全光閾值器件可以降低光脈沖信號中噪聲，改善信號的質(zhì)量。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。