[发明专利]一种石墨烯电光调制器

权利要求书

1.一种石墨烯电光调制器，其特征在于，包括：

第一绝缘材料层(1)，其长度、宽度以及高度方向分别定义为X、Y、Z方向；

掩埋于第一绝缘材料层(1)中的输入波导(2)、输出波导(3)；

掩埋于第一绝缘材料层(1)中的位于输入波导(2)和输出波导(3)之间的亚波长结构，具体实现方式为周期排列的圆孔；位于输入波导(2)之后，在X、Y方向上均为周期排列，而圆孔半径均匀的由小变大的第一过渡波导(4)；位于输出波导(3)之前，在X、Y方向上均为周期排列，而圆孔半径均匀的由大变小的第二过渡波导(5)；位于第一过渡波导(4)和第二过渡波导(5)之间的，在X、Y方向上均为周期排列，而圆孔半径保持不变的均匀亚波长波导(6)；

设于第一绝缘材料层(1)上方的第二绝缘材料层(7)，其在X方向覆盖所述亚波长结构，且在Z方向上于其内部上下布置两层石墨烯，两层石墨烯于Y方向向外延伸并与金属电极连接，且下层石墨烯(8)与亚波长结构之间、上层石墨烯(9)与下层石墨烯(8)之间均以绝缘材料间隔开来；

设于第二绝缘材料层(7)上方的第三绝缘材料层(10)，其在X方向覆盖所述第二绝缘材料层(7)，Y方向上与金属电极相连。

2.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述输入波导(2)、输出波导(3)、第一过渡波导(4)、第二过渡波导(5)、均匀亚波长波导(6)的材料一致，为硅、氮化硅、氮氧化硅、砷化镓、锗中的一种。

3.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述第二绝缘材料层(7)的折射率为1.0～2.0，在Z方向的尺寸为3nm～400nm；所述第三绝缘材料层(10)的折射率为1.7～4.2，在Z方向的尺寸为50nm～1000nm。

4.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述第一过渡波导(4)和第二过渡波导(5)其整体在X方向的尺寸为1μm～100μm，在Y方向尺寸为0.2μm～1.2μm，在Z方向的尺寸为80nm～500nm。

5.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述第一过渡波导(4)的圆孔按一定周期分布，相邻圆孔的间距为60nm～500nm；圆孔的最小半径为4nm～30nm，最大半径为25nm～60nm，圆孔半径在X方向上由小变大，其变化的周期由第一过渡波导(4)的X方向整体长度决定；圆孔半径在Y方向上保持不变。

6.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述第二过渡波导(5)的圆孔按一定周期分布，周期区间为60nm～500nm；圆孔的最小半径为4nm～30nm，最大半径为25nm～60nm，圆孔半径在X方向上由大变小，其变化的周期由第二过渡波导(5)的X方向整体长度决定；圆孔半径在Y方向上保持不变。

7.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述均匀亚波长波导(6)其整体在X方向的尺寸为2μm～100μm，在Y方向尺寸为0.2μm～1.2μm，在Z方向的尺寸为80nm～500nm。

8.根据权利要求7所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述均匀亚波长波导(6)圆孔半径保持不变，尺寸为25nm～60nm，且在X方向和Y方向上均按一定的周期分布，周期区间为60nm～500nm；周期个数与亚波长结构波导(6)由其在X、Y方向上的尺寸决定。

9.根据权利要求1所述的石墨烯电光调制器，其特征在于，所述第二绝缘材料层(7)在下层石墨烯(8)与亚波长结构以及下层石墨烯(8)与上层石墨烯(9)之间的部分在Z方向上的尺寸为1nm～200nm。