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浙江大學Daoxin Dai和國防科技大學Haitao Chen課題組--基于超薄硅/石墨烯混合波導的高效全光調制器
全光調制在下一代光處理中發(fā)揮著關鍵作用,引起了全世界的廣泛關注。石墨烯具有非凡的光電特性以及與各種納米結構的友好集成兼容性,在超快、節(jié)能的全光調制方面顯示出巨大的潛力。在這里,基于超薄硅/石墨烯混合波導實驗證明了高效片上全光調制,該波導與互補金屬氧化物半導體兼容且易于制造。由于超薄硅光子平臺增強了光與石墨烯的相互作用,大大提高了石墨烯的光學非線性吸收,該結構能夠有效增強波導中模場與石墨烯的作用強度,降低雙光子吸收,在50 μm的硅波導中實現(xiàn)了超過了2 dB的調制,其飽和閾值小于1×10-12 J,實驗測得的調制效率高達52 dB/mm,初步實驗結果表明其調制速率高達幾百GHz。。此外,所提出的全光調制器有可能在數(shù)百千兆赫的帶寬下運行。目前石墨烯在超薄硅光子波導上的混合集成為片上超快、節(jié)能的全光信息處理的應用鋪平了道路。

 
Fig 1. 基于超薄硅/石墨烯混合波導的全光調制器示意圖。 a) 所提出的超薄硅/石墨烯混合波導的 3D 配置。 b)超薄硅/石墨烯混合波導的橫截面。 c) 計算的模態(tài)場分布 |E|2超薄硅/石墨烯混合波導的基本TE模式的圖2。纖芯寬度wco為1μm,纖芯厚度hco為100 nm,石墨烯的費米能級為0.3 eV,入射波長
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