[发明专利]集成有多端口光波导的低维材料异质结光电探测器

权利要求书

1.一种集成有多端口光波导的低维材料异质结光电探测器，其特征在于，包括：衬底（1），路由光波导（2）和多端口光波导均形成于所述衬底（1）上，所述多端口光波导由N个锥形输入光波导（3）和一个中心多模光波导（4）组成，其中N为偶数且大于等于4；1×2第一光分束器（5）设置在所述路由光波导（2）的光耦合输入端（6），每两个所述锥形输入光波导（3）的输入端连接一个1×2第二光分束器（7），各所述1×2第二光分束器（7）分别与所述1×2第一光分束器（5）连接；低维材料异质结薄膜（9）覆盖在所述多端口光波导的表面，第一正电极（10）、第二正电极（11）、第一负电极（12）和第二负电极（13）部分覆盖在所述低维材料异质结薄膜（9）的四周，且第一正电极（10）和第二正电极（11）相对所述中心多模光波导（4）对角设置，第一负电极（12）和第二负电极（13）相对所述中心多模光波导（4）对角设置；所述低维材料异质结薄膜（9）与所述中心多模光波导（4）的传输方向垂直设置。

2.根据权利要求1所述的集成有多端口光波导的低维材料异质结光电探测器，其特征在于，所述低维材料异质结薄膜（9）由自上而下或自下而上依次覆盖的二硫化钼薄膜材料层（901）、氮化硼薄膜材料层（902）和黑鳞薄膜材料层（903）组成。

3.根据权利要求2所述的集成有多端口光波导的低维材料异质结光电探测器，其特征在于，所述二硫化钼薄膜材料层（901）的厚度为1nm~20nm，带隙变化范围为1.2eV~1.8eV。

4.根据权利要求2所述的集成有多端口光波导的低维材料异质结光电探测器，其特征在于，所述黑鳞薄膜材料层（903）的厚度为1nm~20nm，带隙变化范围为0.3eV~1eV。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的集成有多端口光波导的低维材料异质结光电探测器，其特征在于，在各所述1×2第二光分束器（7）和与其连接的各所述锥形输入光波导（3）的输入端之间的所述路由光波导（2）上，还分别设置有石墨烯电阻加热器（8）。

6.根据权利要求5所述的集成有多端口光波导的低维材料异质结光电探测器，其特征在于，各所述石墨烯电阻加热器（8）分别距离所述路由光波导200nm-3000nm。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的集成有多端口光波导的低维材料异质结光电探测器，其特征在于，所述路由光波导（2）和所述多端口光波导的材料均为在400-4000nm光波段范围具有低传输损耗的材料。

8.根据权利要求7所述的集成有多端口光波导的低维材料异质结光电探测器，其特征在于，所述路由光波导（2）和所述多端口光波导的材料均为氮化硅材料、铌酸锂材料或氮化铝材料。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的集成有多端口光波导的低维材料异质结光电探测器，其特征在于，所述第一正电极（10）、所述第二正电极（11）、所述第一负电极（12）以及所述第二负电极（13）距离所述路由光波导（2）和所述多端口光波导的最小间距均大于900nm。