【摘 要】
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自石墨烯被发现以来,低维纳米材料（low-dimensional nanomaterials,LDMs）因其独特的物理特性和光电特性引起了广大研究者的关注。与此同时,全光通信和全光信号处理因其避免了光电信号之间的转换在全光系统中处于重要的地位。基于低维纳米材料独特的光电特性来实现相关功能的全光逻辑器件已经成为了重要的研究方向。本论文主要研究基于低维纳米材料的热光效应实现的全光逻辑器件。在本论文中,
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自石墨烯被发现以来,低维纳米材料（low-dimensional nanomaterials,LDMs）因其独特的物理特性和光电特性引起了广大研究者的关注。与此同时,全光通信和全光信号处理因其避免了光电信号之间的转换在全光系统中处于重要的地位。基于低维纳米材料独特的光电特性来实现相关功能的全光逻辑器件已经成为了重要的研究方向。本论文主要研究基于低维纳米材料的热光效应实现的全光逻辑器件。在本论文中,首先利用液相剥离法（LPE）制备了碳纳米管-聚乙烯醇（CNT-PVA）薄膜,对其物理特性特别是光学特性进行了表征;接着利用CNT-PVA薄膜的热光效应来实现热光全光反相器。该全光逻辑器件输出的调制信号具有较快的上升沿（44μs）和下降沿（55μs）,并且具有长时间的稳定调制信号的输出和～7k Hz的响应带宽。最后,研究了CNT材料损耗依赖于泵浦功率的特性和抗损伤激光阈值。此外,为了进一步探索低维纳米材料在全光信号处理中的能力,我们研究了另外一种低维纳米材料硼烯（Boron）,它在低维结构中表现出多态性,因此具有更丰富的光电特性。我们采用材料Boron沉积拉锥光纤和Boron-PVA薄膜两种材料与光纤系统耦合的方式,基于材料的热光效应分别实现了在泵浦功率为600m W时能够最高达到8π相移的全光移相器、具有较快的上升沿（0.48ms）和下降沿（0.69ms）的全光开关和能够进行“非”门和“与”门逻辑运算的逻辑门。该实验进一步验证了低维纳米材料在全光信号处理中的潜力。最后,对本论文主要的研究内容和工作中的创新点进行了总结,并且提出了后续实验中可以继续探究和改进的研究工作。
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