南大工学院在微光纤石墨烯集成器件方面取得系列进展

最近，南京大学现代工程与应用科学学院（简称“南大工学院”）陆延青教授、徐飞教授带领的研究组在微光纤石墨烯集成器件方面取得了系列进展。有关学术论文连续在国际光学界重要刊物Optica、Light: Science & Application (IF14.6)、Laser & Photonics Reviews （IF 8.008）发表并被同行重点引述。

光纤是现代信息通信的主要媒质；以石墨烯为代表的新型二维材料是当今国际学术前沿，在新型光电器件领域呈现出巨大的应用价值。将石墨烯直接与光纤结合形成集成化的器件，利用石墨烯与波导模场的作用改变传输光场的性质，可实现全光信号处理和微弱电磁信号测量，已经成为光纤通信、传感、激光等领域的新兴的热点之一。

针对光纤与石墨烯集成器件作用强度较弱、作用距离较短的难题，徐飞教授等在长期微光纤器件研究的基础上，提出了一种新型的光纤石墨烯集成的三维立体全光信号处理平台（图一）。他们通过先将石墨烯包覆到圆柱形支撑体上，然后将拉制得到微光纤利用旋转台缠绕到覆有石墨烯的支撑体上，从而可将石墨烯与光作用长度增加到数十厘米，实现了宽带的偏振调控（Optica,1,307, (2014)）。由于该平台制备简单、结构紧凑、稳定性好，论文发表后即被Nature Photonics作为科技新闻予以报道，认为这种三维立体全光纤结构为研究二维材料与光纤作用提供了一种新的途径。

在上述工作基础上，最近，陆延青教授、徐飞教授等指导研究生，进一步在在石墨烯光纤集成器件方面取得了进展。他们利用微光纤缠绕的石墨烯修饰辅助棒实现了高对比度和高速的信号调制，有望应用于全光光量子信息处理系统。该工作已被Light: Science& Application（LSR）在线发表（DOI: 10.1038/lsa.2015.133），论文第一作者是2014级博士生陈锦辉同学。

此外，最近，他们还把石墨烯膜和电极集成在微光纤探头的微孔上，成功制备了一种超小型的光纤微机械系统（图二）。利用石墨烯优异的电磁、力、热学特性，他们首次实现了高速、高灵敏度和微米尺度的电流电荷信号检测，同时该系统也可以实现微弱电磁信号的高空间分辨率探测，具有很高的应用前景。该工作也已被光学界重要刊物Laser & Photonics Reviews 接收并在线发表（DOI 10.1002/lpor.201500077），论文第一作者是2013级硕士生郑必才同学。

本系列工作得到了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划以及高等学校基本科研业务费、江苏省优势学科等的支持。

信息来源：南京大学现代工程与应用科学学院