石墨烯光电性能
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
石墨烯光电性能
11.20
1
石墨烯的发现
石墨烯光电性能
2
石墨烯的物理特性
目前世界上最薄，强度最高的纳米材料
石墨烯的强度比钢铁还要高200倍，具有1 TPA （150,000,000 psi）时的拉伸模量（刚度）
石墨烯光电性能
3
石墨烯基本光电性能
高透明度
• 单层的石墨烯对光有着很高的透明度，且由于石墨烯 的线性能带结构，这种透明度与光波波长无关。
石墨烯非线性光子学
11
石墨烯的广泛应用
场效应管
石墨烯光电性能
12
石墨烯场效应管的混频器
10G混频器
石墨烯光电性能
13
调制器
石墨烯光电性能
14
光电探测器
石墨烯光电性能
15
基于石墨烯集成光子芯片
石墨烯光电性能
16
石墨烯在光电领域的广泛应用
太阳能电池
触摸屏
石墨烯光电性能
17
谢谢！ ^-^
石墨烯非线性光子学
• 优势：超快(<100 fs)，结构简单，与光纤兼容 • 缺点：非线性较弱，阈值高，偏振相关，不稳定
基于CNT可饱和吸收体(SAINT)
• 优势：超快(<1 ps)，波长可调 • 缺点：管状形态对光散射大，效率较低
基于Graphene可饱和吸收体
• 优势：所有波长，饱和吸收恢复时间超短
石墨烯非线性光子学
方案1：在光纤插芯端面贴石墨烯
方案2：将石墨烯贴在侧面剖磨光纤剖磨面上，与消逝场作用
方案3：将拉锥光纤锥区浸入含石墨烯碎片的液滴中
石墨烯光电性能
6
基于石墨烯的饱和吸收体的优势
半导体可饱和吸收镜(SESAM)
• 优势：体积小，集成性好，阈值低 • 缺点：工艺复杂，带宽较窄，与光纤兼容性不高
基于光纤非线性的等效可饱和吸收体(NPR、NOLM…)
7
基于石墨烯的锁模激光器
Q. L. Bao, 2009. First D. Popa, Z. Sun, 2010. 174fs
石墨烯光电性能
8
四波混频
石墨烯非线性光子学
9
石墨烯四波混频研究
Bo Xu, Generation of Four Wave Mixing in Graphene and Carbon Nanotubes Optically Deposited onto Fiber Ferrules, Conference Paper, CMAA 2011
Bo Xu, Carbon nanotube/polymer composite coated tapered fiber for four wave mixing based wavelength conversion, Optics Express, Vol. 21, Issue 3, pp. 36513657 (2013)
高电子迁移率
• 电子迁移速率极高，在室温下超过15000 cm2V-1s-1， 是已知单质导体中，电子传播速率最快的。
低电阻率
• 石墨烯的电阻率仅约10-6Ω·cm，比银和铜的电阻率都 要小，是已知材料中电阻率最小的。
学非线性
石墨烯光电性能
5
石墨烯与光纤结合
石墨烯与光纤结合的器件，其优点是成本较硅基器件更低，而且与 光纤系统兼容，实现更为简单。
石墨烯非线性光子学
10
石墨烯与超连续谱
超连续谱：20 dB谱宽能够达到几百甚至上千纳米
产生原因：
• 高阶孤子分裂更窄的基阶孤子
• SPM、XPM、FWM、SRS等产生新的频率
通常用具有高功率的皮秒脉冲、飞秒脉冲泵浦脉冲进入 高非线性光纤如PCF来产生超连续谱
L. R. Wang, Supercontinuum Generation Employing the High-Energy WaveBreaking-Free Pulse in a Compact All-Fiber Laser System, Laser Physics, 2011
18
11.20
1
石墨烯的发现
石墨烯光电性能
2
石墨烯的物理特性
目前世界上最薄，强度最高的纳米材料
石墨烯的强度比钢铁还要高200倍，具有1 TPA （150,000,000 psi）时的拉伸模量（刚度）
石墨烯光电性能
3
石墨烯基本光电性能
高透明度
• 单层的石墨烯对光有着很高的透明度，且由于石墨烯 的线性能带结构，这种透明度与光波波长无关。
石墨烯非线性光子学
11
石墨烯的广泛应用
场效应管
石墨烯光电性能
12
石墨烯场效应管的混频器
10G混频器
石墨烯光电性能
13
调制器
石墨烯光电性能
14
光电探测器
石墨烯光电性能
15
基于石墨烯集成光子芯片
石墨烯光电性能
16
石墨烯在光电领域的广泛应用
太阳能电池
触摸屏
石墨烯光电性能
17
谢谢！ ^-^
石墨烯非线性光子学
• 优势：超快(<100 fs)，结构简单，与光纤兼容 • 缺点：非线性较弱，阈值高，偏振相关，不稳定
基于CNT可饱和吸收体(SAINT)
• 优势：超快(<1 ps)，波长可调 • 缺点：管状形态对光散射大，效率较低
基于Graphene可饱和吸收体
• 优势：所有波长，饱和吸收恢复时间超短
石墨烯非线性光子学
方案1：在光纤插芯端面贴石墨烯
方案2：将石墨烯贴在侧面剖磨光纤剖磨面上，与消逝场作用
方案3：将拉锥光纤锥区浸入含石墨烯碎片的液滴中
石墨烯光电性能
6
基于石墨烯的饱和吸收体的优势
半导体可饱和吸收镜(SESAM)
• 优势：体积小，集成性好，阈值低 • 缺点：工艺复杂，带宽较窄，与光纤兼容性不高
基于光纤非线性的等效可饱和吸收体(NPR、NOLM…)
7
基于石墨烯的锁模激光器
Q. L. Bao, 2009. First D. Popa, Z. Sun, 2010. 174fs
石墨烯光电性能
8
四波混频
石墨烯非线性光子学
9
石墨烯四波混频研究
Bo Xu, Generation of Four Wave Mixing in Graphene and Carbon Nanotubes Optically Deposited onto Fiber Ferrules, Conference Paper, CMAA 2011
Bo Xu, Carbon nanotube/polymer composite coated tapered fiber for four wave mixing based wavelength conversion, Optics Express, Vol. 21, Issue 3, pp. 36513657 (2013)
高电子迁移率
• 电子迁移速率极高，在室温下超过15000 cm2V-1s-1， 是已知单质导体中，电子传播速率最快的。
低电阻率
• 石墨烯的电阻率仅约10-6Ω·cm，比银和铜的电阻率都 要小，是已知材料中电阻率最小的。
学非线性
石墨烯光电性能
5
石墨烯与光纤结合
石墨烯与光纤结合的器件，其优点是成本较硅基器件更低，而且与 光纤系统兼容，实现更为简单。
石墨烯非线性光子学
10
石墨烯与超连续谱
超连续谱：20 dB谱宽能够达到几百甚至上千纳米
产生原因：
• 高阶孤子分裂更窄的基阶孤子
• SPM、XPM、FWM、SRS等产生新的频率
通常用具有高功率的皮秒脉冲、飞秒脉冲泵浦脉冲进入 高非线性光纤如PCF来产生超连续谱
L. R. Wang, Supercontinuum Generation Employing the High-Energy WaveBreaking-Free Pulse in a Compact All-Fiber Laser System, Laser Physics, 2011
18