CN110412779A - 基于石墨烯-硅波导紧凑型y分叉宽带双模光开关 - Google Patents

基于石墨烯-硅波导紧凑型y分叉宽带双模光开关 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于石墨烯‑硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关，包括衬底层、下绝缘层、上绝缘层、上波导层、调节层、下波导层、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极位于上绝缘层内，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极按照从前往后的顺序间隔排列，上波导层、调节层和下波导层位于上绝缘层内，上波导层、调节层和下波导层按照从上到下的顺序间隔排列，上波导层、调节层和下波导层分别采用从左向右延伸的对称Y分叉结构实现，调节层包括从上到下层叠并对齐设置的上石墨烯层、电介质层和下石墨烯层；优点是在具有较高的消光比的基础上，可以实现不同的开光状态，且功耗较低，响应速度较快。

Description

基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关
技术领域
本发明涉及一种双模光开关，尤其是涉及一种基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关。
背景技术
随着带宽数据服务的需求不断快速提高，为了满足日益增长的数据容量需求，带宽受限的电互联正面临着不小的挑战。为了解决电互联的窄带宽问题，光互连应运而生。其中，作为光上下路复用(OADM)和光交叉互联(OXC)的核心器件，光开关对光互联网络的性能影响越来越大，逐渐成为光互联的关键技术之一。
由于兼容CMOS工艺，基于SOI平台的硅基波导光开关得到科研人员的广泛关注，发展迅速。迄今为止，较为成熟的硅基波导光开关有如下两种：采用非对称Y分叉结构的光开关和采用马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构或对称Y分叉结构的热光开关。采用非对称Y分叉结构的光开关虽然具有较大的消光比，但其只能实现一种开关功能，功能单一；采用马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构或对称Y分叉结构的热光开关在具有较高的消光比的基础上，可以通过电加热调制的方式实现不同的开关状态，但较高的电热功耗是其亟待解决的问题，并且，有些热光开关是基于有机聚合物的热光效应研制的，响应速度较慢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在具有较高的消光比的基础上，可以实现不同的开光状态，且功耗较低，响应速度较快的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关，包括衬底层、下绝缘层、上绝缘层、上波导层、调节层、下波导层、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；所述的衬底层、所述的下绝缘层和所述的上绝缘层按照从下到上顺序层叠，所述的衬底层、所述的下绝缘层和所述的上绝缘层分别为长方体形状，所述的衬底层、所述的下绝缘层和所述的上绝缘层沿左右方向的长度相等，所述的衬底层、所述的下绝缘层和所述的上绝缘层沿前后方向的长度相等，所述的衬底层的左端面、所述的下绝缘层的左端面和所述的上绝缘层的左端面位于同一平面，所述的衬底层的前端面、所述的下绝缘层的前端面和所述的上绝缘层的前端面位于同一平面；所述的第一电极、所述的第二电极、所述的第三电极和所述的第四电极位于所述的上绝缘层内，所述的第一电极、所述的第二电极、所述的第三电极和所述的第四电极按照从前往后的顺序间隔排列，所述的第一电极之间的距离等于所述的第三电极和所述的第四电极之间的距离，所述的第一电极的上端面、所述的第二电极的上端面、所述的第三电极的上端面和所述的第四电极的上端面与所述的上绝缘层的上端面位于同一平面；所述的上波导层、所述的调节层和所述的下波导层位于所述的上绝缘层内，所述的上波导层、所述的调节层和所述的下波导层按照从上到下的顺序间隔排列，所述的上波导层、所述的调节层和所述的下波导层分别采用从左向右延伸的对称Y分叉结构实现，所述的对称Y分叉结构由主干和与所述的主干连接且前后对称设置的两个分支组成，所述的上波导层的结构和尺寸与所述的下波导层的结构和尺寸完全一样，所述的调节层的结构和尺寸与所述的上波导层的结构和尺寸基本相同区别仅在于两者厚度不一样，所述的上波导层、所述的调节层和所述的下波导层三者上下对齐，所述的上波导层的左端面、所述的调节层的左端面、所述的下波导层的左端面与所述的上绝缘层的左端面位于同一平面，所述的上波导层的右端面、所述的调节层的右端面、所述的下波导层的右端面与所述的上绝缘层的右端面位于同一平面；所述的下波导层的下端面与所述的上绝缘层的下端面位于同一平面，所述的上波导层位于前侧的分支从所述的第一电极和所述的第二电极之间通过，所述的上波导层位于后侧的分支从所述的第三电极和所述的第四电极之间通过，所述的第一电极的底端、所述的第二电极的底端、所述的第三电极的底端和所述的第四电极的底端分别附着有铬膜层，所述的调节层包括从上到下层叠并对齐设置的上石墨烯层、电介质层和下石墨烯层；所述的调节层位于前侧的分支的上石墨烯层的前端向前延伸与所述的第一电极底端的铬膜层连接，所述的调节层位于前侧的分支的下石墨烯层的后端向后延伸与所述的第二电极底端的铬膜层连接，所述的调节层位于后侧的分支的上石墨烯层的前端向前延伸与所述的第三电极底端的铬膜层连接，所述的调节层位于后侧的分支的下石墨烯层的后端向后延伸与所述的第四电极底端的铬膜层连接。
所述的衬底层的材料为硅，厚度748μm；所述的下绝缘层的材料为二氧化硅，厚度为2μm；所述的上绝缘层的材料为二氧化硅，厚度为1.5μm；所述的上波导层和所述的下波导层的材料均为硅，所述的上波导层和所述的下波导层的厚度均为98.3nm；所述的上波导层与所述的调节层之间的间距为5nm；所述的下波导层与所述的调节层之间的间距为5nm；所述的上石墨烯层的厚度为1.7nm，所述的电介质层的材料为二氧化铪，厚度为10nm，所述的下石墨烯层的厚度为1.7nm所述的对称Y分叉结构的主干为条形，所述的对称Y分叉结构的主干沿前后方向的长度为600nm，所述的对称Y分叉结构的主干通过渐变波导分别与其两个分支连接，所述的渐变波导沿前后方向的长度先变大然后变小，且其沿前后方向的最大长度为1200nm，所述的对称Y分叉结构的两个分支分别为S形，所述的对称Y分叉结构的两个分支左端的距离为60nm，所述的对称Y分叉结构的两个分支右端的距离为660nm；所述的上波导层位于前侧的分支与所述的第一电极之间的距离为2μm，所述的上波导层位于前侧的分支与所述的第二电极之间的距离为2μm，所述的上波导层位于后侧的分支与所述的第三电极之间的距离为2μm，所述的上波导层位于后侧的分支与所述的第四电极之间的距离为2μm。
所述的第一电极、所述的第二电极、所述的第三电极和所述的第四电极均为金电极。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过衬底层、下绝缘层、上绝缘层、上波导层、调节层、下波导层、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极构成基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关，衬底层、下绝缘层和上绝缘层按照从下到上顺序层叠，衬底层、下绝缘层和上绝缘层分别为长方体形状，衬底层、下绝缘层和上绝缘层沿左右方向的长度相等，衬底层、下绝缘层和上绝缘层沿前后方向的长度相等，衬底层的左端面、下绝缘层的左端面和上绝缘层的左端面位于同一平面，衬底层的前端面、下绝缘层的前端面和上绝缘层的前端面位于同一平面；第一电极、第二电极、第三电极和第四电极位于上绝缘层内，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极按照从前往后的顺序间隔排列，第一电极之间的距离等于第三电极和第四电极之间的距离，第一电极的上端面、第二电极的上端面、第三电极的上端面和第四电极的上端面与上绝缘层的上端面位于同一平面；上波导层、调节层和下波导层位于上绝缘层内，上波导层、调节层和下波导层按照从上到下的顺序间隔排列，上波导层、调节层和下波导层分别采用从左向右延伸的对称Y分叉结构实现，对称Y分叉结构由主干和与主干连接且前后对称设置的两个分支组成，上波导层的结构和尺寸与下波导层的结构和尺寸完全一样，调节层的结构和尺寸与上波导层的结构和尺寸基本相同区别仅在于两者厚度不一样，上波导层、调节层和下波导层三者上下对齐，上波导层的左端面、调节层的左端面、下波导层的左端面与上绝缘层的左端面位于同一平面，上波导层的右端面、调节层的右端面、下波导层的右端面与上绝缘层的右端面位于同一平面；下波导层的下端面与上绝缘层的下端面位于同一平面，上波导层位于前侧的分支从第一电极和第二电极之间通过，上波导层位于后侧的分支从第三电极和第四电极之间通过，第一电极的底端、第二电极的底端、第三电极的底端和第四电极的底端分别附着有铬膜层，调节层包括从上到下层叠并对齐设置的上石墨烯层、电介质层和下石墨烯层；调节层位于前侧的分支的上石墨烯层的前端向前延伸与第一电极底端的铬膜层连接，调节层位于前侧的分支的下石墨烯层的后端向后延伸与第二电极底端的铬膜层连接，调节层位于后侧的分支的上石墨烯层的前端向前延伸与第三电极底端的铬膜层连接，调节层位于后侧的分支的下石墨烯层的后端向后延伸与第四电极底端的铬膜层连接，本发明的上波导层、调节层和下波导层分别采用对称Y分叉结构来实现，且调节层通过上石墨烯层、电介质层和下石墨烯层层叠而成，通过电压信号分别调节调节层的两个分支的上石墨烯层和和下石墨烯层的化学势，从而调节上波导层和下波导层的有效折射率，可以实现对称Y分叉结构的两个分支(两臂)平分、一个分支(单臂)输出等不同状态的光开关功能，且调节层中的上石墨烯层和和下石墨烯层的介电常数可调、载流子迁移率高，响应速度更快，且功耗极低，由此本发明在具有较高的消光比的基础上，可以实现不同的开光状态，且功耗较低，响应速度较快。
附图说明
图1为本发明的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关的俯视图；
图2为本发明的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关去掉上绝缘层后的俯视图；
图3为图2中A-A’处的横截面示意图；
图4为输入TE0模式光信号，调节层的两个分支中石墨烯偏置电压都为低电平时，本发明的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关的传输谱线；
图5为输入TE0模式光信号，调节层的两个分支中石墨烯偏置电压一个为高电平一个为低电平时，本发明的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关的传输谱线；
图6为输入TE1模式光信号，调节层的两个分支中石墨烯偏置电压都为低电平时，本发明的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关的传输谱线；
图7为输入TE1模式光信号，调节层的两个分支中石墨烯偏置电压一个为高电平一个为低电平时，本发明的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关的传输谱线。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图1～图3所示，一种基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关，包括衬底层1、下绝缘层2、上绝缘层3、上波导层4、调节层、下波导层5、第一电极6、第二电极7、第三电极8和第四电极9；衬底层1、下绝缘层2和上绝缘层3按照从下到上顺序层叠，衬底层1、下绝缘层2和上绝缘层3分别为长方体形状，衬底层1、下绝缘层2和上绝缘层3沿左右方向的长度相等，衬底层1、下绝缘层2和上绝缘层3沿前后方向的长度相等，衬底层1的左端面、下绝缘层2的左端面和上绝缘层3的左端面位于同一平面，衬底层1的前端面、下绝缘层2的前端面和上绝缘层3的前端面位于同一平面；第一电极6、第二电极7、第三电极8和第四电极9位于上绝缘层3内，第一电极6、第二电极7、第三电极8和第四电极9按照从前往后的顺序间隔排列，第一电极6之间的距离等于第三电极8和第四电极9之间的距离，第一电极6的上端面、第二电极7的上端面、第三电极8的上端面和第四电极9的上端面与上绝缘层3的上端面位于同一平面；上波导层4、调节层和下波导层5位于上绝缘层3内，上波导层4、调节层和下波导层5按照从上到下的顺序间隔排列，上波导层4、调节层和下波导层5分别采用从左向右延伸的对称Y分叉结构实现，对称Y分叉结构由主干10和与主干连接且前后对称设置的两个分支11组成，上波导层4的结构和尺寸与下波导层5的结构和尺寸完全一样，调节层的结构和尺寸与上波导层4的结构和尺寸基本相同区别仅在于两者厚度不一样，上波导层4、调节层和下波导层5三者上下对齐，上波导层4的左端面、调节层的左端面、下波导层5的左端面与上绝缘层3的左端面位于同一平面，上波导层4的右端面、调节层的右端面、下波导层5的右端面与上绝缘层3的右端面位于同一平面；下波导层5的下端面与上绝缘层3的下端面位于同一平面，上波导层4位于前侧的分支从第一电极6和第二电极7之间通过，上波导层4位于后侧的分支从第三电极8和第四电极9之间通过，第一电极6的底端、第二电极7的底端、第三电极8的底端和第四电极9的底端分别附着有铬膜层12，调节层包括从上到下层叠并对齐设置的上石墨烯层13、电介质层14和下石墨烯层15；调节层位于前侧的分支的上石墨烯层13的前端向前延伸与第一电极6底端的铬膜层12连接，调节层位于前侧的分支的下石墨烯层15的后端向后延伸与第二电极7底端的铬膜层连接，调节层位于后侧的分支的上石墨烯层13的前端向前延伸与第三电极8底端的铬膜层连接，调节层位于后侧的分支的下石墨烯层15的后端向后延伸与第四电极9底端的铬膜层连接。
本实施例中，衬底层1的材料为硅，厚度748μm；下绝缘层2的材料为二氧化硅，厚度为2μm；上绝缘层3的材料为二氧化硅，厚度为1.5μm；上波导层4和下波导层5的材料均为硅，上波导层4和下波导层5的厚度均为98.3nm；上波导层4与调节层之间的间距为5nm；下波导层5与调节层之间的间距为5nm；上石墨烯层13的厚度为1.7nm，电介质层14的材料为二氧化铪，厚度为10nm，下石墨烯层15的厚度为1.7nm对称Y分叉结构的主干为条形，对称Y分叉结构的主干沿前后方向的长度为600nm，对称Y分叉结构的主干10通过渐变波导16分别与其两个分支11连接，渐变波导16沿前后方向的长度先变大然后变小，且其沿前后方向的最大长度为1200nm，对称Y分叉结构的两个分支11分别为S形，对称Y分叉结构的两个分支11左端的距离为60nm，对称Y分叉结构的两个分支11右端的距离为660nm；上波导层4位于前侧的分支与第一电极6之间的距离为2μm，上波导层4位于前侧的分支与第二电极7之间的距离为2μm，上波导层4位于后侧的分支与第三电极8之间的距离为2μm，上波导层4位于后侧的分支与第四电极9之间的距离为2μm。
本实施例中，第一电极6、第二电极7、第三电极8和第四电极9均为金电极。
以下对本发明进行仿真验证，其中输入TE0模式光信号，调节层的两个分支中石墨烯偏置电压都为低电平时，本发明的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关的传输谱线如图4所示；输入TE0模式光信号，调节层的两个分支中石墨烯偏置电压一个为高电平一个为低电平时，本发明的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关的传输谱线如图5所示；输入TE1模式光信号，调节层的两个分支中石墨烯偏置电压都为低电平时，本发明的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关的传输谱线如图6所示；输入TE1模式光信号，调节层的两个分支中石墨烯偏置电压一个为高电平一个为低电平时，本发明的基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关的传输谱线如图7所示。分析图4可知，对称Y分叉结构的两臂(两个分支)将输入光平分并输出，最大插入损耗3.99dB；此时，将其中一臂石墨烯电压调节为高电平时，绝大部分光从低电平的一臂输出，最大插损1.22dB，最大串扰-12.17dB，其传输谱线如图5所示。分析图6可知，对于TE1模式光，将对称Y分叉结构的两臂石墨烯偏置电压都调节为低电平时，两臂将输入光平分并输出，最大插入损耗5.30dB，传输谱线；此时，将其中一臂石墨烯电压调节为高电平时，绝大部分光从高电平的一臂输出，最大插损2.21dB，最大串扰-12.46dB，传输谱线如图7所示。由此可见，本发明可以实现多种开关状态的灵活切换。

Claims (3)

1.一种基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关，其特征在于包括衬底层、下绝缘层、上绝缘层、上波导层、调节层、下波导层、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；
所述的衬底层、所述的下绝缘层和所述的上绝缘层按照从下到上顺序层叠，所述的衬底层、所述的下绝缘层和所述的上绝缘层分别为长方体形状，所述的衬底层、所述的下绝缘层和所述的上绝缘层沿左右方向的长度相等，所述的衬底层、所述的下绝缘层和所述的上绝缘层沿前后方向的长度相等，所述的衬底层的左端面、所述的下绝缘层的左端面和所述的上绝缘层的左端面位于同一平面，所述的衬底层的前端面、所述的下绝缘层的前端面和所述的上绝缘层的前端面位于同一平面；
所述的第一电极、所述的第二电极、所述的第三电极和所述的第四电极位于所述的上绝缘层内，所述的第一电极、所述的第二电极、所述的第三电极和所述的第四电极按照从前往后的顺序间隔排列，所述的第一电极之间的距离等于所述的第三电极和所述的第四电极之间的距离，所述的第一电极的上端面、所述的第二电极的上端面、所述的第三电极的上端面和所述的第四电极的上端面与所述的上绝缘层的上端面位于同一平面；
所述的上波导层、所述的调节层和所述的下波导层位于所述的上绝缘层内，所述的上波导层、所述的调节层和所述的下波导层按照从上到下的顺序间隔排列，所述的上波导层、所述的调节层和所述的下波导层分别采用从左向右延伸的对称Y分叉结构实现，所述的对称Y分叉结构由主干和与所述的主干连接且前后对称设置的两个分支组成，所述的上波导层的结构和尺寸与所述的下波导层的结构和尺寸完全一样，所述的调节层的结构和尺寸与所述的上波导层的结构和尺寸基本相同区别仅在于两者厚度不一样，所述的上波导层、所述的调节层和所述的下波导层三者上下对齐，所述的上波导层的左端面、所述的调节层的左端面、所述的下波导层的左端面与所述的上绝缘层的左端面位于同一平面，所述的上波导层的右端面、所述的调节层的右端面、所述的下波导层的右端面与所述的上绝缘层的右端面位于同一平面；
所述的下波导层的下端面与所述的上绝缘层的下端面位于同一平面，所述的上波导层位于前侧的分支从所述的第一电极和所述的第二电极之间通过，所述的上波导层位于后侧的分支从所述的第三电极和所述的第四电极之间通过，所述的第一电极的底端、所述的第二电极的底端、所述的第三电极的底端和所述的第四电极的底端分别附着有铬膜层，所述的调节层包括从上到下层叠并对齐设置的上石墨烯层、电介质层和下石墨烯层；所述的调节层位于前侧的分支的上石墨烯层的前端向前延伸与所述的第一电极底端的铬膜层连接，所述的调节层位于前侧的分支的下石墨烯层的后端向后延伸与所述的第二电极底端的铬膜层连接，所述的调节层位于后侧的分支的上石墨烯层的前端向前延伸与所述的第三电极底端的铬膜层连接，所述的调节层位于后侧的分支的下石墨烯层的后端向后延伸与所述的第四电极底端的铬膜层连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关，其特征在于所所述的衬底层的材料为硅，厚度748μm；所述的下绝缘层的材料为二氧化硅，厚度为2μm；所述的上绝缘层的材料为二氧化硅，厚度为1.5μm；所述的上波导层和所述的下波导层的材料均为硅，所述的上波导层和所述的下波导层的厚度均为98.3nm；所述的上波导层与所述的调节层之间的间距为5nm；所述的下波导层与所述的调节层之间的间距为5nm；所述的上石墨烯层的厚度为1.7nm，所述的电介质层的材料为二氧化铪，厚度为10nm，所述的下石墨烯层的厚度为1.7nm所述的对称Y分叉结构的主干为条形，所述的对称Y分叉结构的主干沿前后方向的长度为600nm，所述的对称Y分叉结构的主干通过渐变波导分别与其两个分支连接，所述的渐变波导沿前后方向的长度先变大然后变小，且其沿前后方向的最大长度为1200nm，所述的对称Y分叉结构的两个分支分别为S形，所述的对称Y分叉结构的两个分支左端的距离为60nm，所述的对称Y分叉结构的两个分支右端的距离为660nm；所述的上波导层位于前侧的分支与所述的第一电极之间的距离为2μm，所述的上波导层位于前侧的分支与所述的第二电极之间的距离为2μm，所述的上波导层位于后侧的分支与所述的第三电极之间的距离为2μm，所述的上波导层位于后侧的分支与所述的第四电极之间的距离为2μm。
3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯-硅波导紧凑型Y分叉宽带双模光开关，其特征在于所述的第一电极、所述的第二电极、所述的第三电极和所述的第四电极均为金电极。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111443430A (zh) * 2020-03-27 2020-07-24 宁波大学 一种同时具备模式和波长选择功能的带宽可调光开关

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008158411A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Seikoh Giken Co Ltd 導波路型光スイッチ及びアレイ導波路型光スイッチ
KR101063957B1 (ko) * 2010-11-02 2011-09-08 주식회사 피피아이 폴리머 삽입형 실리카 광도파로를 이용하는 전반사형 광 스위치 및 그의 제조 방법
US20130048951A1 (en) * 2011-08-26 2013-02-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Graphene switching device having tunable barrier
CN108983444A (zh) * 2018-07-18 2018-12-11 宁波大学 基于石墨烯-硅混合集成光波导的电光半加器
US20190155068A1 (en) * 2017-08-25 2019-05-23 The Regents Of The University Of California Double-layer graphene optical modulators and methods of fabrication thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008158411A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Seikoh Giken Co Ltd 導波路型光スイッチ及びアレイ導波路型光スイッチ
KR101063957B1 (ko) * 2010-11-02 2011-09-08 주식회사 피피아이 폴리머 삽입형 실리카 광도파로를 이용하는 전반사형 광 스위치 및 그의 제조 방법
US20130048951A1 (en) * 2011-08-26 2013-02-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Graphene switching device having tunable barrier
US20190155068A1 (en) * 2017-08-25 2019-05-23 The Regents Of The University Of California Double-layer graphene optical modulators and methods of fabrication thereof
CN108983444A (zh) * 2018-07-18 2018-12-11 宁波大学 基于石墨烯-硅混合集成光波导的电光半加器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111443430A (zh) * 2020-03-27 2020-07-24 宁波大学 一种同时具备模式和波长选择功能的带宽可调光开关
CN111443430B (zh) * 2020-03-27 2022-03-08 宁波大学 一种同时具备模式和波长选择功能的带宽可调光开关

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