最近，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（簡(jiǎn)稱“南大工學(xué)院”）陸延青教授、徐飛教授帶領(lǐng)的研究組在微光纖石墨烯集成器件方面取得了系列進(jìn)展。有關(guān)學(xué)術(shù)論文連續(xù)在國(guó)際光學(xué)界重要刊物Optica、Light: Science & Application (IF14.6)、Laser & Photonics Reviews （IF 8.008）發(fā)表并被同行重點(diǎn)引述。

光纖是現(xiàn)代信息通信的主要媒質(zhì)；以石墨烯為代表的新型二維材料是當(dāng)今國(guó)際學(xué)術(shù)前沿，在新型光電器件領(lǐng)域呈現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值。將石墨烯直接與光纖結(jié)合形成集成化的器件，利用石墨烯與波導(dǎo)模場(chǎng)的作用改變傳輸光場(chǎng)的性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)全光信號(hào)處理和微弱電磁信號(hào)測(cè)量，已經(jīng)成為光纖通信、傳感、激光等領(lǐng)域的新興的熱點(diǎn)之一。

針對(duì)光纖與石墨烯集成器件作用強(qiáng)度較弱、作用距離較短的難題，徐飛教授等在長(zhǎng)期微光纖器件研究的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的光纖石墨烯集成的三維立體全光信號(hào)處理平臺(tái)（圖一）。他們通過(guò)先將石墨烯包覆到圓柱形支撐體上，然后將拉制得到微光纖利用旋轉(zhuǎn)臺(tái)纏繞到覆有石墨烯的支撐體上，從而可將石墨烯與光作用長(zhǎng)度增加到數(shù)十厘米，實(shí)現(xiàn)了寬帶的偏振調(diào)控（Optica,1,307, (2014)）。由于該平臺(tái)制備簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好，論文發(fā)表后即被Nature Photonics作為科技新聞?dòng)枰詧?bào)道，認(rèn)為這種三維立體全光纖結(jié)構(gòu)為研究二維材料與光纖作用提供了一種新的途徑。

在上述工作基礎(chǔ)上，最近，陸延青教授、徐飛教授等指導(dǎo)研究生，進(jìn)一步在在石墨烯光纖集成器件方面取得了進(jìn)展。他們利用微光纖纏繞的石墨烯修飾輔助棒實(shí)現(xiàn)了高對(duì)比度和高速的信號(hào)調(diào)制，有望應(yīng)用于全光光量子信息處理系統(tǒng)。該工作已被Light: Science& Application（LSR）在線發(fā)表（DOI: 10.1038/lsa.2015.133），論文第一作者是2014級(jí)博士生陳錦輝同學(xué)。

此外，最近，他們還把石墨烯膜和電極集成在微光纖探頭的微孔上，成功制備了一種超小型的光纖微機(jī)械系統(tǒng)（圖二）。利用石墨烯優(yōu)異的電磁、力、熱學(xué)特性，他們首次實(shí)現(xiàn)了高速、高靈敏度和微米尺度的電流電荷信號(hào)檢測(cè)，同時(shí)該系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)微弱電磁信號(hào)的高空間分辨率探測(cè)，具有很高的應(yīng)用前景。該工作也已被光學(xué)界重要刊物L(fēng)aser & Photonics Reviews 接收并在線發(fā)表（DOI 10.1002/lpor.201500077），論文第一作者是2013級(jí)碩士生鄭必才同學(xué)。

本系列工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃以及高等學(xué)校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)、江蘇省優(yōu)勢(shì)學(xué)科等的支持。

信息來(lái)源：南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院