[发明专利]光学腔与石墨烯复合结构吸波器

说明书

本发明公开了光学腔与石墨烯复合结构吸波器，属于光电材料领域。所述吸波器包括金属衬底、石墨烯层和介质腔层，石墨烯层连接于金属衬底上表面，介质腔层连接于石墨烯层上表面；所述金属衬底上设置有介质槽，所述介质槽内填充有介质材料，所述介质材料与所述介质腔的材料相同。本发明的吸波器结构简单，器件尺寸小，可以同时进行光调谐和电调谐，在光电调制器、滤波器和全光开关领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光电材料领域，具体涉及吸波器。

背景技术

近年来，光或电控制光的可行方法引起了人们的广泛关注，因为光或电控制光在有源光电子器件如集成电路、调制器和开关等的光信号处理中是必不可少的。

石墨烯，是排列成蜂巢晶格状的单层碳原子，相比于传统金属波导，具有很多独特的优点，比如，低成本、低损耗和高传输效率。同时，在中红外光谱区域，它又具有与金属材料类似的功能，即与入射光子耦合，激发出表面等离子体基元，并能在其表面传输。其独特的电子结构和动态可调性，使其在数据存储、通信、纳米电子和纳米光子方面有广泛的应用前景。

基于石墨烯的光电器件，其可调性主要依赖于石墨烯的费米能级可以通过外加电场来调节。一般来说，通过合理的设计器件的参数以及施加在结构上的电压，就可以有效的调节石墨烯表面的光学电导率，从而调节石墨烯光电器件的工作波段与工作效率。但是石墨烯光电器件往往只能通过对石墨烯施加电压，改变石墨烯的费米能级而改变器件的光学响应图谱，属于电调谐。然而在全光信号处理中，光控制和电控制在全光信号处理都是必不可少的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学腔与石墨烯复合结构吸波器，该吸波器可以同时通过电控制和光控制调谐其工作频率和工作效率。

本发明提供的一种光学腔与石墨烯复合结构吸波器，包括金属衬底、石墨烯层和介质腔层，石墨烯层连接于金属衬底上表面，介质腔层连接于石墨烯层上表面；所述金属衬底上设置有介质槽，所述介质槽内填充有介质材料，所述介质材料与所述介质腔的材料相同。

进一步地，所述石墨烯层为单层完整的石墨烯。

进一步地，所述介质腔层由长方体介质按周期排列而成，所述介质腔层的材料为克尔非线性介质(优选为InGaAsP)。

进一步地，所述介质槽设置在所述长方体介质下方，且其排列周期与所述长方体介质的排列周期相同。

进一步地，所述介质槽的形状为长方体。

进一步地，每个单元结构包含的介质槽的个数为三个，且在长方体介质下方等间距排列。

进一步地，所述金属衬底的材料为金，所述金属衬底的厚度为500纳米，完全可以完全抑制光的传输。

上述的光学腔与石墨烯复合结构吸波器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、提供洁净的金属衬底；

步骤2、在金属衬底上运用刻蚀技术，使金属衬底上表面出现空气槽结构；

步骤3、在步骤2制备的带有空气槽结构的金属衬底上，沉积一层克尔非线性介质(InGaAsP)层；

步骤4、使用离子束刻蚀技术，刻蚀步骤3制备好的样品上多余的克尔非线性介质，使克尔非线性介质(InGaAsP)刚好填充满空气槽；

步骤5、在步骤4制备好的样品上利用化学气相沉积法制造一层石墨烯；

步骤6、在步骤5的样品上沉积一层克尔非线性介质(InGaAsP)；

步骤7、使用离子束刻蚀技术，将步骤6沉积的克尔非线性介质(InGaAsP)刻蚀成周期方块结构，得到石墨烯等离激元多频带完美吸收器。