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光通信迎来史上极限突破:少层黑磷应用提升系统性能【凤凰体育手机版】


由于现有技术的电子处理速度接近物理无限大,所以仅关注光信号处理技术。 在高速光通信和光计算领域,只有光信号处理的声音极高。 在很多只涉及光信号处理的技术中,只有光调制和全光整形是不可或缺的。 前者本质上是用一种光来控制另一种光的入口状态,薮需要大幅度摆脱传统的电气控制光的困境。

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后者对光信号进行整形,改良光信号脉冲的形状,通过诱导噪声电平来提高信号质量。 仅通过光整形,以往可以防止将光转换为电信号、电阈值整形、切换为光信号的复杂过程。 作为解决以往电子信号处理瓶颈的有效手段,有只需要光信号处理先进设备的非线性光学材料和器件支撑。 新的二维材料是其所没有的优良非线性光学效应(饱和状态吸收效应和光克尔效应),广泛应用于光电源、波长切换、放大器和激光器、光通信信号处理、非线性光学光谱检查等多个领域。

黑磷是一种新的层状结构材料,昌一再次加入二维材料家族,之后引起了研究者的普遍关注。 黑磷的结构接近石墨烯的片状结构。 但是,与石墨烯所具备的零带隙不同,二维黄磷材料具备0.3-2eV的可调节的必要的带隙带隙结构。

另外,黄磷具有与硅匹敌的高迁移率,其光电特性具备面内各向异性。 根据上述特征,黄磷在射频器件、逻辑晶体管、红外光调制器、偏振镜等的应用中显示出独特的优点。 但是,虽然黑磷纳米材料被普遍看好,但大面积均匀分布的低层黑磷的实用化,由于固有缺损的存在和制造过程中的不可逆氧化作用,受到相当严重的允许。 针对上述问题,深圳大学张晗教授团队采用电化学阴极挤压方法牵引离心技术,顺利取出大面积低层的黑磷,构建了黑磷-微纳光纤填充结构,将其仅顺利应用于光信号处理。

以包含成果的封面论文的形式公开发表在advancedopticalmaterials [ 170002,5 (2017 ) ]上。 图1AdvancedOpticalMaterials2017年第9期封面该团队采用电化学阴极挤压法牵引离心技术,顺利制造了大面积低层(主要为4层)的黄磷。 然后,在微纳米纤维锥形区域光沉积少层的黑磷材料,取出黑磷-微纳米纤维填充结构,其中以微纳米纤维为光波导,构筑微纳米纤维中的光的顺利传输。

利用微纳米纤维表面倏逝场与少层黑磷材料的相互作用,在高功率激光的吸引下,黑磷的载流子不会再次产生带间光子。 在载流子弛豫时间内,系统通过吸收其他利用的光,构建了黄磷的饱和状态吸收特性。 在此基础上,该团队构建了第一个需要诱导噪声、增强光脉冲的信噪比的全光阈值器件。

实验结果表明,信噪比如图2右图所示从3.54提高到17.5。 图2全光阈值实验结果: (a )转移到阈值器件之前的光脉冲波形(b )经过阈值器件后的光脉冲波形(c )入射光功率不同时的光脉冲波形的进化图(d )入射光功率不同时的适当的信噪比。 二维材料的饱和状态吸收效果仅广泛用于光调制。 根据冒泡的不相容原理,在电源光的峰值时刻,材料对信号光是半透明的。

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否则,厌恶感会被吸收,电源光会对信号光引起显着的强度调制。 该团队如图3右图所示,首次构建了基于黑磷-微纳米纤维填充结构的全光调制器。

图3全光调制实验结果: (a )将熄灭信号光时的输入光谱(b )重新开始信号光时的输入光谱(c )熄灭或重新开始信号光时的输入光脉冲波形(d )完全的电源光与新产生的调制光脉冲波形进行对比。 该工作不仅能通过电化学挤出法顺利地取出可展开的少层黄磷,还能应用于黄磷的优良非线性光学特性来改良光通信系统的性能。 因此,这项工作不仅为二维材料光子学而且为光通信系统的发展关上了新的大门。

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本文来源:凤凰体育-www.jessicafanning.com

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