阅读说明：本技术 一种微纳光纤波导调制器 (Micro-nano optical fiber waveguide modulator ) 是由 不公告发明人 于 2020-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种微纳光纤波导调制器,纤芯上设有凹槽,碳纳米管设置在悬臂梁的头部上,在振源的作用下,碳纳米管振动,碳纳米管能够深入到凹槽内,改变纤芯的传播特性,从而调控了纤芯中光的传播特性。在本发明中,碳纳米管的直径小,能够更多地深入到纤芯的凹槽中,更多地改变纤芯的传播特性,所以本发明具有调制深度大的优点,在光调制和信号探测领域具有良好的应用前景。(The invention provides a micro-nano optical fiber waveguide modulator, wherein a fiber core is provided with a groove, a carbon nano tube is arranged on the head part of a cantilever beam, and under the action of a vibration source, the carbon nano tube vibrates and can penetrate into the groove to change the propagation characteristic of the fiber core, so that the propagation characteristic of light in the fiber core is regulated and controlled. In the invention, the diameter of the carbon nano tube is small, the carbon nano tube can be more deeply inserted into the groove of the fiber core, and the propagation characteristic of the fiber core is more changed, so the invention has the advantage of large modulation depth and has good application prospect in the fields of optical modulation and signal detection.)

一种微纳光纤波导调制器

技术领域

本发明涉及信号调制领域，具体涉及一种微纳光纤波导调制器。

背景技术

微纳光纤波导能够将光的能量聚集在其中，具有模式面积小、传播损耗小、传输距离长的优点。调制微纳光纤波导中传播的光，对于实现高灵敏、高稳定的信号探测、信号加载具有非常重要的意义。针对微纳光纤波导，探索基于新原理的新型调制技术，对于拓展调制器的应用具有非常重要的推动作用。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种微纳光纤波导调制器，该调制器包括纤芯、凹槽、振源、底座、悬臂梁、头部、碳纳米管；纤芯中设有凹槽，底座固定在振源上，悬臂梁的一端固定在底座上，头部设置于悬臂梁的另一端，碳纳米管固定在头部上，碳纳米管设置于凹槽的上方，当悬臂梁振动时，碳纳米管深入凹槽，改变纤芯的传播特性。

更进一步地，凹槽延伸至纤芯的中心。

更进一步地，凹槽的顶部宽、底部窄。

更进一步地，凹槽为锥形，凹槽的轴线沿竖直方向。

更进一步地，碳纳米管沿竖直方向。

更进一步地，凹槽为条形，条形的方向沿所述纤芯的方向。

更进一步地，碳纳米管为倾斜方向，倾斜方向沿纤芯的方向。

更进一步地，纤芯为单模光纤的纤芯。

更进一步地，碳纳米管延伸出头部的长度大于200纳米。

更进一步地，凹槽的宽度大于20纳米、小于100纳米。

本发明的有益效果：本发明提供了一种微纳光纤波导调制器，纤芯上设有凹槽，碳纳米管设置在悬臂梁的头部上，在振源的作用下，碳纳米管振动，碳纳米管能够深入到凹槽内，改变纤芯的传播特性，从而调控了纤芯中光的传播特性。在本发明中，碳纳米管的直径小，能够更多地深入到纤芯的凹槽中，更多地改变纤芯的传播特性，所以本发明具有调制深度大的优点，在光调制和信号探测领域具有良好的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是微纳光纤波导调制器的示意图。

图2是又一种微纳光纤波导调制器的示意图。

图中：1、纤芯；2、凹槽；3、底座；4、悬臂梁；5、头部；6、碳纳米管。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种微纳光纤波导调制器，如图1所示，该调制器包括纤芯1、凹槽2、振源、底座3、悬臂梁4、头部5、碳纳米管6。纤芯1中设有凹槽2。纤芯1的材料为二氧化硅。底座3固定在振源上，通过振源施加调制信号。悬臂梁4的一端固定在底座3上，头部5设置于悬臂梁4的另一端。悬臂梁4的材料为硅，头部5的材料也为硅。碳纳米管6固定在头部5上。碳纳米管6设置于凹槽2的上方。当悬臂梁4振动时，碳纳米管6深入凹槽2，改变纤芯1的传播特性。

使用时，光沿纤芯1传播，光被限制在纤芯1内传播。振源携带调制信号，振源带动底座3振动，底座3带动悬臂梁4振动，悬臂梁4带动头部5振动，头部5带动碳纳米管6振动，碳纳米管6深入到凹槽2内，改变纤芯1的传播特性，从而实现调制的目的。在本发明中，碳纳米管6的直径小，能够更多地深入到凹槽2内，通过与纤芯1中电场的更强作用，更多地改变纤芯1的传播特性，所以本发明具有调制深度大的优点，在光调制和信号探测领域具有良好的应用前景。

更进一步地，凹槽2延伸至纤芯1的中心。在纤芯1中，能量主要集中在纤芯1的中心位置，也就是纤芯1的轴线位置处。当凹槽2延伸至纤芯1的中心时，凹槽2深入到强电场区域。当碳纳米管6深入到强电场区域时，对强电场的改变更多，对纤芯1的传播特性改变更多，从而实现更高调制深度、更大程度地对微纳光纤中的光进行调控。

更进一步地，凹槽2的顶部宽、底部窄。也就是说，凹槽2的宽度不是相同的。在纤芯1的表面处，凹槽2宽；在纤芯1的中心附近，凹槽2窄。在纤芯1的中心附近，凹槽2窄，窄的凹槽2对原有纤芯1中的电场分布影响小，基本不改变原有纤芯1中电场的分布。强电场还是分布在纤芯1的中心处、在凹槽2的底部也分布有强电场。当碳纳米管6深入到凹槽2的底部时，与凹槽2底部的强电场发生强烈作用，更多地改变原有纤芯1的传播特性，具有调制深度大的优点。另外，凹槽2的顶部宽，便于头部5或碳纳米管6深入到凹槽2内，不与凹槽2的侧壁发生接触。因为纤芯1中的主要能量分布在纤芯1的中心，在纤芯1的表面附近，较宽的凹槽2不会过多地改变纤芯1中的电场分布和纤芯的传播特性。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，凹槽2为锥形，凹槽2的轴线沿竖直方向。碳纳米管6沿竖直方向。锥形的体积小，对原有纤芯1中的电场分布和纤芯1的传播特性改变小。优选地，锥形凹槽2的底部直径小于20纳米，凹槽2顶部直径小于200纳米。这样一来，碳纳米管6可以深入到凹槽2的底部，与凹槽2底部的强电场发生强烈的相互作用，更深地调制纤芯1内光的传播特性。凹槽2的轴线沿竖直方向、碳纳米管6也沿竖直方向，防止了当碳纳米管6上下移动时，碳纳米管6与凹槽2的侧壁接触，破坏结果的准确性。

实施例3

在实施例1的基础上，凹槽2为条形，条形的方向沿纤芯1的方向。碳纳米管6为倾斜方向，倾斜方向沿纤芯1的方向。也就是说，凹槽2为沿纤芯1方向的槽，但是在深度方向上凹槽2还是顶部宽、底部窄。当碳纳米管6为倾斜时，碳纳米管6在纤芯1方向上具有一定的长度，碳纳米管6与纤芯1中电场的作用距离长，增加了纤芯1中的光与碳纳米管6的作用距离，增加了调制深度，更多地改变了纤芯1中光的传播特性。另外，碳纳米管6沿着纤芯1的方向倾斜，当碳纳米管6振动时，碳纳米管6不会与纤芯1接触，提高了结构的稳定性。

更进一步地，纤芯1为单模光纤的纤芯1。单模光纤的直径小，单模光纤中的能量分布更集中、强电场分布区域更集中，有利于碳纳米管6与这些强电场产生更强的作用，提高调制深度。

更进一步地，碳纳米管6延伸出头部5的长度大于200纳米，以便于碳纳米管6能够更多地深入到凹槽2内，增强碳纳米管6与纤芯1中的强电场相互作用，提高调制深度。

更进一步地，凹槽2的宽度大于20纳米、小于100纳米，以便于较小地改变纤芯内的能量分布和强电场分布。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。