[发明专利]基于石墨烯的可调光载微波发生器

说明书

技术领域

本发明涉及光电子器件和光通讯技术，尤其是一种基于石墨烯的可调光微波发生器。

背景技术

光载微波通信（RoF: Radio over Fiber）技术是一种光和微波相结合的通信技术，即利用光纤链路传输微波信号。RoF技术具有大容量、低成本、低功耗等优点，因此作为一种无线接入技术，近年来正成为业界关注的热点。

现有的光载微波发生器的工作原理是对调制器入射光场的相位进行调制，该种方式仅能得到一组中心频率固定的等间隔光载微波信号。由于中心频率不可调，对于不同频率的光载微波信号，其中心频率不能复用，导致了频谱资源的浪费。

石墨烯(graphene)是由碳原子构成的二维晶体，是其它碳材料同素异形体的基本构成单元。将石墨烯施加不同电压，石墨烯中电子的能量（费米能级）会改变，并影响对光子吸收的特性。目前，基于石墨烯的电光调制器已经见诸报道（参见Ming Liu et.al, “A grapheme-based broadband optical modulator,” Nature No. 474, pp. 64-67, 2011）。

发明内容

为了解决现有光载微波发生器中心频率不可调的问题，本发明提出一种基于石墨烯的可调光载微波发生器，通过改变幅度调制电场来改变输出光载微波场的中心频率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于石墨烯的可调光载微波发生器，包括电光相位调制型波导，石墨烯薄膜，石墨烯薄膜电极P1、石墨烯薄膜电极P2，所述石墨烯薄膜覆盖在电光相位调制型波导上，石墨烯薄膜上联接石墨烯薄膜电极P1和石墨烯薄膜电极P2。

本发明通过石墨烯薄膜电极P1和石墨烯薄膜电极P2在石墨烯薄膜上加载电场，通过电场的改变引起石墨烯薄膜对所述电光相位调制型波导内导波光的幅度进行调制，即通过改变相位调制电场来改变输出光载微波场的频率间隔，通过改变幅度调制电场来改变输出光载微波场的中心频率。所述石墨烯薄膜上加载的电场，其电场方向在所述的电光相位调制型波导上表面所确定的平面内。

本发明调制后的出射光电场函数                                                为：

     

式中：为光载波频率；为光载波初相；为幅度调制电场的频率；为幅度调制电场的初相；代表调制深度；代表调制电压的频率；代表调制电压的初相；代表调制电压的直流分量；代表入射光电场函数，；代表在石墨烯薄膜（2）上建立的在xz平面上的幅度调制电场函数，；代表在电光相位调制型波导上加载的入射光电场相位调制电压函数，。

采用以上技术方案后，本发明的有益效果是：可以解决现有光载微波发生器中心频率不可调的问题，有效利用了频谱资源。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

图2为现有光载微波发生器的调制光场频谱示意图。

图3为本发明可调光载微波发生器的调制光场频谱示意图。

具体实施方式

根据图1所示，本发明一种基于石墨烯的可调光载微波发生器，包括电光相位调制型波导1、石墨烯薄膜2、石墨烯薄膜电极P1、石墨烯薄膜电极P2，所述石墨烯薄膜2覆盖在电光相位调制型波导1上，石墨烯薄膜2上联接石墨烯薄膜电极P1和石墨烯薄膜电极P2。

本发明通过石墨烯薄膜电极P1和石墨烯薄膜电极P2在石墨烯薄膜2上加载电场，通过电场的改变引起石墨烯薄膜2对所述电光相位调制型波导1内导波光的幅度进行调制，即通过改变相位调制电场来改变输出光载微波场的频率间隔，通过改变幅度调制电场来改变输出光载微波场的中心频率。所述石墨烯薄膜2上加载的电场，其电场方向在所述的电光相位调制型波导1上表面所确定的平面内。

本发明调制后的出射光电场函数可以表示为：

     

式中：为光载波频率；为光载波初相；为幅度调制电场的频率；为幅度调制电场的初相；代表调制深度；代表调制电压的频率；代表调制电压的初相；代表调制电压的直流分量；代表入射光电场函数，；代表在石墨烯薄膜2上建立的在xz平面上的幅度调制电场函数，；代表在电光相位调制型波导1上加载的入射光电场相位调制电压函数，。

如果：

代表入射光电场函数。设，其中为光载波频率，为光载波初相。

代表在石墨烯薄膜2上建立的在xz平面上（例如，沿x轴方向）的幅度调制电场函数。设，其中为幅度调制电场的频率，为幅度调制电场的初相。