二维材料复合光纤调制器件研究进展

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。

Modulation of the second-harmonic generation in MoS_(2) by graphene covering

Nonlinear optical frequency mixing,which describes new frequencies generation by exciting nonlinear materials with intense light field,has drawn vast interests in the field of photonic devices,material characterization,and optical imaging.Investigating and manipulating the nonlinear optical response of target materials lead us to reveal hidden physics and develop applications in optical devices.Here,we report the realization of facile manipulation of nonlinear optical responses in the example system of MoS_(2) monolayer by van der Waals interfacial engineering.We found that,the interfacing of monolayer graphene will weaken the exciton oscillator strength in MoS_(2) monolayer and correspondingly suppress the second harmonic generation(SHG)intensity to 30%under band-gap resonance excitation.While with off-resonance excitation,the SHG intensity would enhance up to 130%,which is conjectured to be induced by the interlayer excitation between MoS_(2) and graphene.Our investigation provides an effective method for controlling nonlinear optical properties of two-dimensional materials and therefore facilitates their future applications in optoelectronic and photonic devices.

模块化局域元素供应技术批量制备12英寸过渡金属硫族化合物

二维过渡金属二硫族化合物(TMDs)因其原子级厚度、高载流子迁移率和超快电荷转移等优点而被认为是下一代半导体器件的核心材料.与传统半导体工业类似,晶圆级TMDs材料的批量生产是其集成电路发展的先决条件.然而,由于生长过程中需要严格满足多种前驱体的有效传输,TMDs晶圆的制备能力通常局限在每批次单片和小片(主要尺寸为2~4英寸).本研究开发了一种用于批量生产晶圆级TMDs的模块化生长策略,可以制造从2英寸(每批15片)到突破性的12英寸(每批3片)的TMDs晶圆.其中,每个模块包括供应TMDs晶圆生长的自充足的局域前驱体供应单元,通过将多个模块堆叠组装形成阵列可实现批量化制备.利用包括光谱学、电子显微镜和电学测量在内的多种表征技术,可以证明制得的单层薄膜具有高结晶度和大面积均匀性.此外,该模块化单元可以将制备的晶圆级MoS_(2)取代转换为多种结构,例如,Janus型MoSSe结构,MoS_(2(1-x))Se_(2x)合金以及MoS_(2)-MoSe_(2)平面异质结等,充分体现了本制备策略的可扩展性.本研究展现了高质量和高产量的晶圆批量生产能力,有望推动二维半导体从实验室规模到工业化规模的无缝过渡,实现与传统硅基技术的互补.