二维材料复合光纤调制器件研究进展

作     者：林凯风 钟叮 邵嘉惠 刘开辉 王金焕 左勇刚 周旭 Kaifeng Lin;Ding Zhong;Jiahui Shao;Kaihui Liu;Jinhuan Wang;Yonggang Zuo;Xu Zhou

作者机构：北京大学前沿交叉学科研究院人工微结构与介观物理国家重点实验室北京100871 中国人民大学物理学系北京100872 北京大学物理学院人工微结构与介观物理国家重点实验室北京100871 昆明理工大学冶金与能源工程学院省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室昆明650031 华南师范大学物理学院广东省量子调控工程与材料重点实验室广州510006 华南师范大学物理前沿科学研究院粤港量子物质联合实验室广州510006 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2023年第39卷第10期

页      面：90-109页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(52102044,52203331) 广州市基础与应用研究项目(202201010395)资助 

主　　题：光纤 二维材料 调制器 二维材料复合光纤 全光调制 电光调制 热光调制 

摘      要：随着通信技术的快速发展和广泛应用,光纤通信以其高容量和低损耗的优势,已成为现代信息通信的基础。在光纤通信系统中,光调制器是实现光信号调制的关键器件之一,通常基于块状晶体的电学和光电子学器件。然而,这类器件会影响光在高密度传输过程中的质量,限制了光纤通信实现高速和高容量性能的潜力。为了解决这个问题,研究人员一直致力于开发全光纤器件,可以在不中断光纤传输过程的情况下对光信号进行调制、放大和检测。近年来,设计和制造了许多具有不同结构的新型光纤。其中,二维材料在光调制领域引起了人们的广泛关注,因为它们具有可以增强光与物质之间相互作用的独特性质。基于二维材料复合光纤的光纤型调制器有望为光纤通信带来新的机遇。在本文中,我们将介绍将二维材料与不同结构的光纤进行复合的各种方法,例如光纤端面复合、孔内壁复合、拉锥复合和侧剖复合。这些方法可以有效地整合二维材料和光纤的优势,创造出具有高性能和功能性的新型光调制器。我们还将举例介绍一些基于二维材料复合光纤的光调制器,例如基于MoS_(2)的全光波长调制器、基于石墨烯的电光吸收调制器和基于MXene的热光相位调制器。这些器件可以通过利用二维材料的光学、电学或热学性质来调制光信号的波长、强度或相位。这些器件可以通过改变二维材料折射率的实部和虚部来实现对光信号的调制。此外,我们还将总结二维材料复合光纤调制器在不同领域(如全光、电光和热光)的调制原理、过程和应用。我们将与基于块状晶体器件的传统光调制器进行优缺点比较,并讨论它们在提高光纤通信系统性能和效率方面的潜力。最后,我们将讨论二维材料复合光纤领域所面临的机遇和挑战,并提出未来研究方向和发展前景。