研究目的
开发并展示一种基于沉积在微光纤上的MXene Ti3C2Tx材料的全光调制器，用于光通信和信息处理。
研究成果
基于MXene的全光调制器实现了16π的高相位偏移、超过18.53 dB的消光比以及4.10 ms的上升时间，展示了其在通信和信息处理领域应用于紧凑、低成本且可集成光学器件的潜力。未来的工作应聚焦于提升响应速度和材料合成工艺。
研究不足
热响应时间相对较慢（毫秒级），限制了高速应用。调制器的性能取决于泵浦功率和材料特性，MXene制备的一致性和团聚问题可能带来潜在影响。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用以沉积MXene的微光纤作为相位调制器的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）结构，利用热光效应实现相位调制。
2：样本选择与数据来源：
MXene Ti3C2Tx通过Ti3AlC2粉末的水相酸蚀法合成，微光纤由单模光纤锥形化制备而成。
3：实验设备与材料清单：
设备包括光谱分析仪、示波器、光电探测器、功率计、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪、红外热像仪、波分复用器（WDM）、可调延迟线、可调光衰减器（VOA）、激光器及斩波器；材料包含Ti3AlC2粉末、氢氟酸（HF）、去离子水（DI water）、异丙醇（IPA）及折射率匹配液。
4：实验流程与操作步骤：
通过光学沉积法将MXene负载于微光纤表面，搭建含相位调制器的MZI结构，采用控制光（980 nm）引发热效应，调制信号光（1550 nm）并测量相位偏移与开关特性的输出结果。
5：数据分析方法：
采用线性拟合分析相位偏移，指数拟合计算时间常数，通过光谱分析解析干涉图样。
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Single-mode fiber
SMF-28
Corning
Used to fabricate microfibers for the phase shifter in the modulator.
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Tunable delay line
ODL-340
Santec
Adjusts the optical path length difference in the MZI arms.
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Variable optical attenuator
EVOA1550A
Thorlabs
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Optical spectrum analyzer
AQ6375B
Yokogawa
Monitors spectral properties of the modulator output.
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Infrared thermal camera
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FLIR
Detects temperature changes in the MXene-deposited microfiber.
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Ti3AlC2 powder
98%, 200 mesh
Forsman Scientific Co.
Raw material for synthesizing MXene Ti3C2Tx via acid etching.
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Hydrofluoric acid
40 wt%
Used for etching Ti3AlC2 to produce MXene Ti3C2Tx.
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Optical power meter
Newport
Measures output power during experiments, e.g., model 2936-R.
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1 GHz
Measures time-domain properties of the modulated signal.
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Photodetector
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CW laser
Tunics
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