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掺杂石墨烯的软性电容器，用于机械可调谐电光调制器

DOI：10.1021/acsami.8b14638 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2018 更新时间：2025-11-28 14:24:03
摘要： 除数据管理具备超高容量与速度外，未来通信网络还需通过有限资源下的系统可重构性提升性能。超高速运行使光数据管理器件成为与现有电子器件混合集成的理想候选，但其仍需在集成方案中实现系统重构的可调谐性。我们展示了一种高效电光调制器，该调制器基于采用石墨烯与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）柔性电容结构的多光学波导系统，具有机械可调谐特性。这种通过电信号调控光信号时序吸收来产生光学信号的柔性电容，可机械脱离并重新附着于波导刚性表面，从而提供调制操作的启闭状态，并能根据重构的数据路由切换工作波导。经质量控制的石墨烯主要实现电光功能，而PMMA既作为电容中的柔性介电层，又作为石墨烯?；ざ刍惴⒒又匾饔?。我们研究了手动制备的石墨烯-PMMA电容在侧抛光纤（D形光纤）上机械调节时的调制效应，重点考察了透射光的消光比（ER）与工作带宽。成功实现了调制器在-50V至50V电压控制范围内达到19.8dB的消光比，其稳定工作经验证调制速度可达2.5MHz。
作者： Sungjae Lee，Jin Tae Kim，Yong-Won Song
机构： Center for Opto-electronic Materials and Devices, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 02792, Republic of Korea; Nanomaterials Science and Engineering, KIST school, Korea University of Science and Technology, Seoul 02792, Republic of Korea，Creative Future Research Laboratory, Electronics and Telecommunications Research Institute, Daejeon 34129, Republic of Korea，Center for Opto-electronic Materials and Devices, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 02792, Republic of Korea; Nanomaterials Science and Engineering, KIST school, Korea University of Science and Technology, Seoul 02792, Republic of Korea; KHU-KIST Department of Converging Science and Technology, Kyung Hee University, Seoul 02447, Republic of Korea
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究多波导系统中电光调制器的机械可调谐性，并展示一种简单而优雅的软电容器结构——该结构结合了石墨烯和PMMA材料，能在光学波导的刚性表面上为电容器提供优化的机械接触。

研究成果

我们展示了一种机械可调的石墨烯电光调制器，该调制器可通过波导选择与切换进行动态调控，从而实现可重构光网络。采用转移法高效制备了石墨烯电容结构并进行了定量分析。该电容结构所用材料具有柔性特性，证实其适合作为机械调谐系统中的器件组件。所制备的石墨烯/PMMA/石墨烯电容结构与D形光纤机械接触，实现了有效的可调谐石墨烯电光调制器。本工作从实验上验证了此类可重构光网络的实用化可行性。

研究不足

调制速度受到定制设备尺寸和电气特性的限制。

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