專利名稱：基于石墨烯的光纖色散補償技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖色散補償技木，尤其是利用石墨烯的高負(fù)色散性來補償光纖傳輸線路中普通單模光纖所產(chǎn)生的色散補償技木。
背景技術(shù)：
I.有關(guān)光纖色散的
光纖色散是指構(gòu)成光信號的電磁波各分量(如模式、頻率、偏振態(tài))在光纖中具有不同傳輸速度的現(xiàn)象。光纖產(chǎn)生色散的原因主要有模間色散、材料色散、波導(dǎo)色散以及偏振模色散。色散可導(dǎo)致光信號的畸變。目前常用的色散補償技術(shù)主要有三種，第一種是預(yù)補償技術(shù)在發(fā)射端，通過改變發(fā)射信號的特征，達(dá)到消除(或減小)色散導(dǎo)致的脈沖展寬。激光預(yù)啁啾技術(shù)是較常用的預(yù)補償方法。一般對半導(dǎo)體激光器采用外調(diào)制技術(shù)，根據(jù)傳輸碼率 和光纖色散調(diào)整啁啾因子。但該方法只能増加有限的傳輸距離，不適合更長距離的傳輸。第ニ種是色散補償光纖(DCF):這是ー種在線補償技術(shù)，在光纖線路中采用色散特性相反的兩種光纖級聯(lián)，使得線路中的總色散為零。色散補償光纖與普通單模光纖的色散系數(shù)符號相反，可以用來補償色散導(dǎo)致的脈沖展寬，這也是目前長距離通信系統(tǒng)中的主流技木。為了減小線路的總損耗，就要求DCF的長度盡可能小，亦即色散系數(shù)盡可能大。ー種方法是采用雙模光纖，補償普通光纖在1550nm處的色散，同時不顯著増加線路損耗。但目前只有實驗品，沒有商用化。因此損耗與色散系數(shù)仍是該方案需要解決的問題之一。第三種是啁啾光纖光柵進入光纖光柵的光信號中不同頻率成分在不同位置反射，從而輸出信號中短波長成分和長波長成分之間有ー個附加的時延，這個時延剛好與常規(guī)單模光纖在1550nm處的反常色散特性相反，從而達(dá)到色散補償?shù)哪康摹２捎眠惫鈻叛a償光纖色散具有插入損耗小、易干與系統(tǒng)連接等優(yōu)點。但為了補償長途線路中較大的群色散，需要采用較長的光纖光柵，這在制造上有一定的難度。2.有關(guān)石星稀的
石墨烯(graphene)是由單層的碳原子緊密排列成ニ維的蜂窩狀六角格子的ー種物質(zhì)，它有很多獨特的光電特性。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，文獻[Qiaoliang Bao et al, Atomic-Layerwaphene as a Saturable Absorber for Ultrafast Pulsed Lasers, Adv. Funct.Mater. , 19, pp. 3077 - 3083, 2009] (Qiaoliang Bao等，《原子層石墨烯作為超高速脈沖激光器中的飽和吸收體》，先進功能材料，頁碼2077-2083，2009)，提到了為了抵消激光器環(huán)內(nèi)由于石墨烯引起的色散，在環(huán)內(nèi)加入了 IOOm的普通單模光纖，最終在激光器中產(chǎn)生孤子脈沖。經(jīng)過大致的估算，該文獻的實驗中石墨烯的色散約為普通單模光纖色散的87倍。在激光器中是要用普通單模光纖來抵消石墨烯的負(fù)色散從而產(chǎn)生孤子脈沖。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有色散補償技術(shù)傳輸距離短、或制造難度大、或處于實驗期的不足，本發(fā)明提供一種基于石墨烯的光纖色散補償技術(shù)，利用石墨烯的高負(fù)色散來補償通信線路中單模光纖的色散，使得光纖線路中的總色散為零。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于石墨烯的光纖色散補償技術(shù)，利用石墨烯的高負(fù)色散性來補償光纖傳輸線路中普通單模光纖所產(chǎn)生的色散。本發(fā)明光纖線路中采用石墨烯與普通光纖級聯(lián)，對色散進行補償，使得線路中的總色散為零；將石墨烯貼附于發(fā)射端的光纖端面或或?qū)⑹┍∧べN附于D型光纖的拋磨面以實現(xiàn)不同的色散補償效果；針對不同的色散補償需求，可以通過設(shè)計組合不同色散的石墨烯在線補償模塊，達(dá)到最佳效果；將石墨烯貼附于波導(dǎo)表面可制備出集成色散補償器件。本發(fā)明在光纖線路中采用石墨烯與普通光纖級聯(lián)。石墨烯薄膜可以采用附在光纖接頭位置的方法加入光纖線路中，也可以采用附在D型光纖拋光面的方法，將處理后的光纖級聯(lián)進原來的光纖線路中。
單層石墨烯的厚度僅為nm量級，所產(chǎn)生的負(fù)色散相當(dāng)于IOOm單模光纖的正色散值。通過增強光與石墨烯的作用長度，如將石墨烯貼附于D型光纖的拋磨面，利用光纖的消逝場與石墨烯相互作用，作用長度可増加至cm量級?？紤]光纖中的能量僅有約1%為消逝場，因此光場僅有1%的能量和石墨烯相互作用。綜合考慮作用能量和作用長度，cm量級長度的石墨烯貼附于D型光纖3表面即可補償百公里量級的單模光纖產(chǎn)生的正色散值。采用以上技術(shù)方案后本發(fā)明的有益效果是
I、結(jié)構(gòu)簡単類似于色散補償光纖的模式，基于石墨烯的在線色散補償技術(shù)只要能夠推算或者試驗出所需補償?shù)纳⒘浚涂梢酝ㄟ^加入不同的石墨烯補償單元來補償色散。2、插入損耗小基于石墨烯的色散補償模塊損耗遠(yuǎn)小于與傳統(tǒng)基于色散補償光纖和啁啾光纖光柵。后者通常為3dB以上，S卩補償色散的同時一半以上的功率損失，而前者僅有1%的消逝場功率與石墨烯作用，插入損耗通常在IdB以下。3、易于集成由于石墨烯的光電特性，易于集成在現(xiàn)有的硅基材料如光纖或波導(dǎo)上。4、成本低廉相比于目前的主流技術(shù)，石墨烯的成本非常低廉，可以大大降低光纖通信系統(tǒng)中色散補償單元的成本。下面結(jié)合附圖和具體實施方案對本發(fā)明作進ー步的詳細(xì)描述。


圖I為本發(fā)明石墨烯加入光纖線路的兩種方式。其中(a)為在光纖端面放置石墨烯，圖中I為石墨烯，2為光纖；(b)為在D型光纖拋磨面放置石墨烯，圖中3為D型光纖，4為石墨烯薄膜。圖2為本發(fā)明光纖通信線路中色散補償結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明眼圖仿真效果對比圖。其中(a)為不經(jīng)光纖傳輸?shù)玫降难蹐D，(b)為通過光纖傳輸?shù)醇尤肷⒀a償模塊時的眼圖，(c)為加入色散補償模塊后的眼圖。
具體實施例方式根據(jù)圖I所示，本發(fā)明ー種基于石墨烯的光纖色散補償技術(shù)，利用石墨烯的高負(fù)色散性來補償光纖傳輸線路中普通單模光纖所產(chǎn)生的色散。
本發(fā)明中石墨烯與光纖貼合主要由以下幾個步驟組成
(I)D型光纖制備
采用化學(xué)腐蝕法或其它方法在單模光纖需要貼石墨烯的部分去除涂覆層和包層，將纖芯暴露在空氣中。(2)石墨烯薄膜制備
利用化學(xué)氣相沉積法或其它方法制備大尺寸高質(zhì)量石墨烯。(3)石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到D型光纖表面
通過化學(xué)溶液腐蝕石墨烯襯底的方法使石墨烯漂浮在溶液表面。用D型光纖作為襯底將石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移出，即獲得石墨烯貼膜D型光纖。 (4)封裝
采用現(xiàn)有光纖器件的封裝エ藝完成D型光纖石墨烯光纖色散補償模塊的封裝。本發(fā)明光纖線路中采用石墨烯與普通光纖級聯(lián)，對色散進行補償，使得線路中的總色散為零；將石墨烯貼附于發(fā)射端的光纖端面或D型光纖的拋磨面以實現(xiàn)不同的色散補償效果；針對不同的色散補償需求，可以通過設(shè)計組合不同色散的石墨烯在線補償模塊，達(dá)到最佳效果；將石墨烯貼附于波導(dǎo)表面可制備出集成色散補償器件。實施例
根據(jù)圖2所示，以仿真作為具體實施例，其中，激光源與調(diào)制器對輸入信號進行調(diào)制，調(diào)制后的信號經(jīng)過光纖線路傳輸后，利用色散補償模塊補償傳輸過程中的色散，最后對輸出信號的眼圖進行比較。仿真中用到的參數(shù)為輸入信號為40Gb/s的非歸零碼信號，經(jīng)調(diào)制后，通過4km的普通單模光纖，其色散系數(shù)為16ps/nm/km。傳輸后的信號經(jīng)過光電探測器，最后觀察眼圖結(jié)果。根據(jù)圖3所不,未經(jīng)過光纖傳輸、未加入色散補償模塊和加入色散補償模塊三種情況下得到的不同的眼圖結(jié)果。由本實施例的具體實施效果可以明顯看出，在加入色散補償模塊前，信號經(jīng)過普通單模光纖長距離傳輸之后，相比于傳輸前的眼圖出現(xiàn)了明顯的失真現(xiàn)象，而加入色散補償模塊后，眼圖有了明顯的改善。
權(quán)利要求
1.一種基于石墨烯的光纖色散補償技術(shù)，其特征是利用石墨烯(I)的高負(fù)色散性來補償光纖傳輸線路中普通單模光纖(2)所產(chǎn)生的色散。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于石墨烯的光纖色散補償技術(shù)，其特征是光纖線路中采用石墨烯(I)與普通光纖(2 )級聯(lián)，對色散進行補償，使得線路中的總色散為零。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于石墨烯的光纖色散補償技術(shù)，其特征是將石墨烯(I)貼附于發(fā)射端的光纖(2)端面或?qū)⑹┍∧?4)貼附于D型光纖(3)的拋磨面以實現(xiàn)不同的色散補償效果。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于石墨烯的光纖色散補償技術(shù)，其特征是針對不同的色散補償需求，可以通過設(shè)計組合不同色散的石墨烯在線補償模塊，達(dá)到補償效果。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于石墨烯的光纖色散補償技術(shù)，其特征是將石墨烯貼(I )附于波導(dǎo)表面可制備出集成色散補償器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于石墨烯的光纖色散補償技術(shù)，它是將石墨烯與普通光纖級聯(lián)，利用石墨烯的高負(fù)色散性來補償光纖傳輸線路中普通單模光纖所產(chǎn)生的色散。這種色散補償技術(shù)可以使用較短的補償單元，來補償光纖線路中的色散。石墨烯可直接貼附于光纖或者波導(dǎo)表面，與現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)兼容，插入損耗較小。同時，由于石墨烯的原料、制備價格較低，可以大大降低色散補償所需成本。
文檔編號H04B10/18GK102694601SQ201210153478
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者丁榮, 義理林, 倪振華, 張龑, 梁錚 申請人:泰州巨納新能源有限公司