[发明专利]一种中红外波段可动态控制的多功能布拉格光栅结构

权利要求书

1.一种中红外波段可动态控制的多功能布拉格光栅结构，其特征在于，所述多功能布拉格光栅结构由硅基布拉格光栅和覆盖于硅基布拉格光栅表面的单层石墨烯组成；

所述布拉格光栅以长方体硅基轴向对称，在所述长方体硅基两侧有硅材料的凸状体，所述硅材料的凸状体周期性的排列，形成凸凹状的布拉格光栅，在所述凸凹状的布拉格光栅表面覆盖有单层石墨烯；

根据以下公式，计算所述石墨烯的表面电导率σ：

其中，e表示电子电荷，ω表示角频率，表示普朗克常数，k_B表示波尔兹曼常数，Г表示温度，Г表示散射率，μ_c表示化学势。

2.根据权利要求1所述中红外波段可动态控制的多功能布拉格光栅结构，其特征在于，所述布拉格光栅满足公式：

d₁Real(neff₁)+d₂Real(neff₂)＝mλ_b/2

其中，d₁代表凸状体的宽度，d₂代表凸状体之间的宽度，Real(neff₁)为凸状体的等效折射率，Real(neff₂)为凸状体之间的等效折射率，m为常数，λ_b为布拉格波长。

3.根据权利要求2所述中红外波段可动态控制的多功能布拉格光栅结构，其特征在于，所述布拉格光栅的周期性单元为凸凹状的对称结构，所述布拉格光栅的长方体硅基的高度W＝0.5um，所述布拉格光栅的长度随着布拉格光栅的周期延伸；所述长方体硅基两侧的凸状体的厚度ΔW＝2um，所述布拉格光栅两边凸状体的宽度d₁＝1um，相邻凸状体之间的宽度d₂＝1um。

4.根据权利要求3所述的一种中红外波段可动态控制的多功能布拉格光栅结构，其特征在于，在石墨烯布拉格光栅上施加偏置电压，改变石墨烯的化学势，所述石墨烯布拉格光栅即表面覆盖有单层石墨烯的布拉格光栅；

当覆盖于所述布拉格光栅上表面和下表面石墨烯的化学势变化相同时，上下层布拉格光栅混合等离子体的有效折射率发生变化，且所述有效折射率的变化相同，所述布拉格光栅的共振波长发生变化；

石墨烯化学势从0.2ev变化至0.8ev的过程中实现了布拉格光栅的共振波长从4650nm到4550nm的连续调制，并且所述布拉格光栅的透过率均小于3％，可用于进行大范围带阻滤波。

5.根据权利要求4所述的一种中红外波段可动态控制的多功能布拉格光栅结构，其特征在于，在所述石墨烯布拉格光栅中引入缺陷，将所述布拉格光栅中任意一个凸状体宽度改变至3um，所述石墨烯布拉格光栅在透射禁带谱上出现了尖锐的透射峰；

随着所述布拉格光栅两边石墨烯化学势从0.2ev变化至0.8ev，所述布拉格光栅透射峰的共振波长从4350nm变化至4250nm，此时所述石墨烯布拉格光栅用作动态可调谐的带通滤波器。

6.根据权利要求5所述的一种中红外波段可动态控制的多功能布拉格光栅结构，其特征在于，在所述石墨烯布拉格光栅上施加偏置电压，当加载在上下层石墨烯上的偏置电压不同时，所述布拉格光栅的耦合系数发生变化；通过调节加载在所述布拉格光栅上表面和下表面石墨烯上电压的差异，在共振波长4600nm处，所述布拉格光栅的透过率由3％变为83％，消光比为14.4dB。