Dispozitiv fotoelectric în fibră bazat pe grătar de fibre înclinat acoperit cu grafen

Dispozitiv fotoelectric în fibră bazat pe grătar de fibre înclinat acoperit cu grafen

Marca temporală: 15 septembrie 2023, ora 3:54
Nodul sursă: 2881821
15 septembrie 2023 (Știri Nanowerk) Dispozitivele bazate pe fibră optică au devenit un succes uriaș pentru dezvoltarea, maturitatea și aplicațiile extinse ale tehnologiilor de comunicare și detecție prin fibră. Cu toate acestea, funcționalizarea și sensibilizarea fibrelor obișnuite de silice a fost o provocare pentru a detecta și a converti semnalul luminos care trece prin fibre. Pentru a rezolva această problemă, în special integrarea dispozitivului fotoelectric pe fibre optice va fi o alternativă potențială. De exemplu, construcția fotodetectorilor din fibre prin lipire materiale bidimensionale (2D). sau metasuprafețe la vârfurile de fibră optică, are o fotoresponsivitate ridicată și o compatibilitate excelentă cu sistemul de fibră optică. The grafen sau film hibrid CNT/grafen a fost, de asemenea, integrat pe fibrele în formă de D sau conice, iar îmbunătățirea interacțiunii lumină-materie va ajuta la realizarea detecției fotoelectrice/modulării de fază. Din păcate, în aceste dispozitive sunt necesare modificarea și îndepărtarea învelișului cu fibre, ceea ce va distruge integritatea fibrelor optice și va reduce proprietățile mecanice. Rețelele Bragg din fibre înclinate (TFBG), ca un nou dispozitiv fotonic, pot oferi, de asemenea, câmpul evanescent puternic adiacent interfeței placajului cu fibre pentru a absorbi, modula sau converti semnalul luminos în semnalul electric din fibre prin integrarea materialelor funcționale. . Prin urmare, combinația dintre grafen și configurația integrală cu fibre oferă o nouă oportunitate de realizare a dispozitivelor fotoelectrice integrate și miniaturizate din toate fibrele. Autorii acestui articol în Știința opto-electronică (“In-fiber photoelectric device based on graphene-coated tilted fiber grating”) raportează realizarea unui dispozitiv optoelectronic în fibră asistat de strat de grafen și doi electrozi simetrici pentru conversii termo-optice fotoelectrice și induse electric, așa cum se arată în Fig. Dispozitiv fotoelectric TFBG integrat cu grafen Fig. 1. Dispozitiv fotoelectric TFBG integrat cu grafen. (Imagine: Compuscript) În dispozitiv, un TFBG este folosit pentru a oferi un câmp evanescent puternic și un spectru multirezonant asemănător unui pieptene, grafenul cu câteva straturi acționează ca mediu de conversie fotoelectrică, precum și ca microîncălzitor prin injecția electrică, iar electrozii simetrici sunt utilizați pentru a recepționa semnalul fotocurent sau pentru a aplica semnalul electric. Prin urmare, spectrul transmis de la acest dispozitiv constă dintr-un pieptene dens de rezonanțe de bandă îngustă care oferă o fereastră observabilă pentru a detecta fotocurent și injecția electrică în stratul de grafen. Caracteristicile spectrale și distribuțiile modale ale modurilor de placare ale TFBG sunt simulate numeric pentru a verifica teoretic proprietățile de absorbție dependente de polarizare ale grafenului. În experiment, rezonanțe P-polarizate și S-polarizate la diferite lungimi de undă sunt selectate pentru testul de răspuns fotoelectric. Pentru generarea de fotocurent, dispozitivul prezintă un fotorăspuns dependent de polarizare, cu o capacitate de răspuns de până la 11.4 A/W, un fotocurent de saturație de aproximativ 100 µA și o viteză de răspuns de 196 ms. Mai mult, evoluția fotocurentului dependentă de lungimea de undă permite analiza spectrului de tip pieptene a TFBG și demonstrează o rezoluție spectrală mai mare decât transmisia scanată de un laser reglabil. Pentru efectul termic indus electric, atunci când un semnal electric este aplicat pe stratul de grafen, spectrul de transmisie al TFBG va apărea o schimbare globală către roșu din cauza efectului de încălzire Joule pompat electric. Deplasarea spectrală are un răspuns liniar cu curentul pătrat, iar sensibilitatea este de până la 2.167×104 nm/A2. În plus, timpul de răspuns și raportul maxim de stingere al comutatorului termo-optic sunt de 148 ms, respectiv 15 dB, datorită generării de căldură omogenă și la distanță lungă și transferului stratului de grafen. Prin urmare, având avantajele sistemului integral din fibre, propagarea, filtrarea, modularea și detectarea semnalului luminos pot fi realizate într-un dispozitiv cu fibră fără pierderi de integrare, care este mai flexibil decât utilizarea sistemului de lentile și a sistemului de cuplare a fibrelor pentru focalizare. sursa de lumină în ghidul de undă pe cip. Credem că această lucrare oferă o cale potențială pentru dezvoltarea dispozitivelor optoelectronice multifuncționale pe bază de fibre, cu integrare material 2D.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Nanowerk