一种超快脉冲压缩系统及制备方法

摘要

本发明适用于激光技术领域，提供了一种超快脉冲压缩系统及制备方法，超快脉冲压缩系统包括：硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料；硅表面绝缘衬底的硅表面制备有波导和光栅耦合器；高分子有机聚合物衬底与波导贴合，高分子有机聚合物衬底与波导之间包括有低维层状材料，高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在压电陶瓷系统上；压电陶瓷系统通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制光脉冲信号的脉冲宽度。本发明所提供的超快脉冲压缩系统结构紧凑、受力面积均匀、具有较长的使用寿命和较高的抗疲劳性能，能够主动控制脉冲压缩程度，具有批量可控制备，片上集成等优点。

权利要求

1.一种超快脉冲压缩系统，其特征在于，包括：硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料；

所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备有波导和光栅耦合器；

所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合，所述高分子有机聚合物衬底与所述波导之间包括有所述低维层状材料，所述高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在所述压电陶瓷系统上；

所述压电陶瓷系统通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制光脉冲信号的脉冲宽度；

所述波导传输所述光脉冲信号；

所述光栅耦合器引导所述光脉冲信号进入所述波导，并以预设的输出比将所述调制后的光脉冲信号输出所述波导。

2.如权利要求1所述的超快脉冲压缩系统，其特征在于，所述波导包括波导传输区和隔离区；

所述隔离区将所述波导划分为N个所述波导传输区，N为大于1的整数；

所述光脉冲信号在所述波导传输区中传输。

3.如权利要求2所述的超快脉冲压缩系统，其特征在于，所述波导传输区包括脉冲宽度调制区；

所述光脉冲信号在所述脉冲宽度调制区中传输并进行脉冲宽度调制。

4.如权利要求1至3任一项所述的超快脉冲压缩系统，其特征在于，所述脉冲宽度调制区包括所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合的区域。

5.如权利要求1所述的超快脉冲压缩系统，其特征在于，所述光栅耦合器包括输入耦合光栅和输出耦合光栅；

所述输入耦合光栅和所述输出耦合光栅制备在所述波导两侧；

所述输入耦合光栅将所述光脉冲信号耦合进入所述波导；

所述输出耦合光栅以预设的输出比，将所述调制后的光脉冲信号输出所述波导。

6.如权利要求1所述的超快脉冲压缩系统，其特征在于，所述高分子有机聚合物衬底包括通过高分子有机聚合物制备的薄膜。

7.如权利要求1所述的超快脉冲压缩系统，其特征在于，所述压电陶瓷系统包括两个压电陶瓷；

所述两个压电陶瓷分别设置在所述波导两侧。

8.如权利要求7所述的超快脉冲压缩系统，其特征在于，所述压电陶瓷系统还包括电平周期性调控装置；

所述电平周期性调控装置控制对所述压电陶瓷提供周期性的电压输入，令所述压电陶瓷周期性的横向移动。

9.一种超快脉冲压缩系统的制备方法，其特征在于，包括：提供硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料；

在所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备波导和光栅耦合器；

将所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合，令所述高分子有机聚合物衬底与所述波导之间包括有所述低维层状材料，同时，将所述高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在所述压电陶瓷系统上；

令所述压电陶瓷系统通过高分子有机聚合物衬底对所述低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制光脉冲信号的脉冲宽度。

10.如权利要求9所述的超快脉冲压缩系统的制备方法，其特征在于，所述在所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备波导和光栅耦合器包括：通过电子束曝光工艺或双束刻蚀工艺，在所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备符合光脉冲信号传输条件的所述波导和所述光栅耦合器。

11.如权利要求10所述的超快脉冲压缩系统的制备方法，其特征在于，所述光栅耦合器包括输入耦合光栅和输出耦合光栅；

所述输入耦合光栅和所述输出耦合光栅制备在所述波导两侧。

12.如权利要求9所述的超快脉冲压缩系统的制备方法，其特征在于，所述高分子有机聚合物衬底的制备方法包括：将高分子有机聚合物粉末溶于有机溶剂中，得到基于所述高分子有机聚合物的溶液；

将所述高分子有机聚合物溶液于器皿中，置于烘干箱内烘干，形成高分子有机聚合物薄膜，获得所述高分子有机聚合物衬底。

13.如权利要求9所述的超快脉冲压缩系统的制备方法，其特征在于，所述低维层状材料的制备方法包括：通过化学气相沉积法或机械剥离技术得到单层或少层大面积均匀的所述低维层状材料。

14.如权利要求9至13任一项所述的超快脉冲压缩系统的制备方法，其特征在于，所述将所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合，令所述高分子有机聚合物衬底与所述波导之间包括有所述低维层状材料，同时，将所述高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在所述压电陶瓷系统上包括：通过转移技术将所述低维层状材料转移到所述高分子有机聚合物衬底上；

在所述压电陶瓷系统中设置两个压电陶瓷；

将所述高分子有机聚合物衬底中有所述低维层状材料的一面与所述波导紧密贴合，同时将所述高分子有机聚合物衬底的两端分别固定在两个所述压电陶瓷的表面。

说明书

一种超快脉冲压缩系统及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种超快脉冲压缩系统及制备方法。

背景技术

[0002] 随着科学的发展，很多如激光热核反应、激光同位素分离、精密测距等的应用技术均要求能够获得超短脉冲，因此激光器的应用也越来越广泛。而相比与连续型激光器，脉冲型激光器能够输出高峰值功率，大重复频率的脉冲序列，可以在生物成像，环境传感，医疗和基础研究等领域作为一种理想的测试光源。对于输出脉冲特性的优化，目前主要的方案是使用固体光学组件，通过色散和非线性作用，使脉冲的宽度得到有效的压缩。

[0003] 然而，该类型的方案虽然能够有效的对输入脉冲进行脉宽压缩，但受限与系统内固体器件的空间光路搭建，该压缩装置易被外部环境影响，较难集成化封装，制备成本高等不足。另外，该类型的压缩系统需要通过手动调节的方式改变对输入脉冲的压缩效果，操作难度大，对操作经验的要求较高。由于上述缺点限制了固体光学组件搭建的压缩系统的实际应用。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的在于提出一种超快脉冲压缩系统及制备方法，以解决现有技术中对输入脉冲进行脉宽压缩时，压缩装置易被外部环境影响，较难集成化封装，制备成本高等不足，且需要通过手动调节的方式改变对输入脉冲的压缩效果，操作难度大，对操作经验的要求较高的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种超快脉冲压缩系统，所述系统包括：硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料；

[0006] 所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备有波导和光栅耦合器；

[0007] 所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合，所述高分子有机聚合物衬底与所述波导之间包括有所述低维层状材料，所述高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在所述压电陶瓷系统上；

[0008] 所述压电陶瓷系统通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制所述光脉冲信号的脉冲宽度；

[0009] 所述波导传输所述光脉冲信号；

[0010] 所述光栅耦合器引导所述光脉冲信号进入所述波导，并以预设的输出比将所述调制后的光脉冲信号输出所述波导。

[0011] 结合本发明第一方面，本发明第一方面的第一实施方式中，所述波导包括波导传输区和隔离区；

[0012] 所述隔离区将所述波导划分为N个所述波导传输区，N为大于1的整数；

[0013] 所述光脉冲信号在所述波导传输区中传输。

[0014] 结合本发明第一方面的第一实施方式，本发明第一方面的第二实施方式中，所述波导传输区包括脉冲宽度调制区；

[0015] 所述光脉冲信号在所述脉冲宽度调制区中传输并进行脉冲宽度调制。

[0016] 结合本发明第一方面的第一实施方式和第二实施方式，本发明第一方面的第三实施方式中，所述脉冲宽度调制区包括所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合的区域。

[0017] 结合本发明第一方面，本发明第一方面的第四实施方式中，所述光栅耦合器包括输入耦合光栅和输出耦合光栅；

[0018] 所述输入耦合光栅和所述输出耦合光栅制备在所述波导两侧；

[0019] 所述输入耦合光栅将所述光脉冲信号耦合进入所述波导；

[0020] 所述输出耦合光栅以预设的输出比，将所述调制后的光脉冲信号输出所述波导。

[0021] 结合本发明第一方面，本发明第一方面的第五实施方式中，所述高分子有机聚合物衬底包括通过高分子有机聚合物制备的薄膜。

[0022] 结合本发明第一方面，本发明第一方面的第六实施方式中，所述压电陶瓷系统包括两个压电陶瓷；

[0023] 所述两个压电陶瓷分别设置在所述波导两侧。

[0024] 结合本发明第一方面，本发明第一方面的第七实施方式中，所述压电陶瓷系统还包括电平周期性调控装置；

[0025] 所述电平周期性调控装置控制对所述压电陶瓷提供周期性的电压输入，令所述压电陶瓷周期性的横向移动。

[0026] 本发明实施例第二方面提供一种超快脉冲压缩系统的制备方法，包括：

[0027] 提供硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料；

[0028] 在所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备波导和光栅耦合器；

[0029] 将所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合，令所述高分子有机聚合物衬底与所述波导之间包括有所述低维层状材料，同时，将所述高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在所述压电陶瓷系统上；

[0030] 令所述压电陶瓷系统通过高分子有机聚合物衬底对所述低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制所述光脉冲信号的脉冲宽度。

[0031] 结合本发明第二方面，本发明第二方面的第一实施方式中，所述在所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备波导和光栅耦合器包括：

[0032] 通过电子束曝光工艺或双束刻蚀工艺，在所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备符合光脉冲信号传输条件的所述波导和所述光栅耦合器。

[0033] 结合本发明第二方面的第一实施方式，本发明第二方面的第二实施方式中，所述光栅耦合器包括输入耦合光栅和输出耦合光栅；

[0034] 所述输入耦合光栅和所述输出耦合光栅制备在所述波导两侧。

[0035] 结合本发明第二方面，本发明第二方面的第三实施方式中，所述高分子有机聚合物衬底的制备方法包括：

[0036] 将高分子有机聚合物粉末溶于有机溶剂中，得到基于所述高分子有机聚合物的溶液；

[0037] 将所述高分子有机聚合物溶液于器皿中，置于烘干箱内烘干，形成高分子有机聚合物薄膜，获得所述高分子有机聚合物衬底。

[0038] 结合本发明第二方面，本发明第二方面的第四实施方式中，所述低维层状材料的制备方法包括：

[0039] 通过化学气相沉积法或机械剥离技术得到单层或少层大面积均匀的所述低维层状材料。

[0040] 结合本发明第二方面的第一实施方式至第四实施方式，本发明第二方面的第五实施方式中，所述将所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合，令所述高分子有机聚合物衬底与所述波导之间包括有所述低维层状材料，同时，将所述高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在所述压电陶瓷系统上包括：

[0041] 通过转移技术将所述低维层状材料转移到所述高分子有机聚合物衬底上；

[0042] 在所述压电陶瓷系统中设置两个压电陶瓷；

[0043] 将所述高分子有机聚合物衬底中有所述低维层状材料的一面与所述波导紧密贴合，同时将所述高分子有机聚合物衬底的两端分别固定在两个所述压电陶瓷的表面。

[0044] 本发明实施例提供的超快脉冲压缩系统及制备方法，在硅表面绝缘衬底的硅表面上制备了波导和光栅耦合器，利用光栅耦合器将光脉冲信号引入波导中进行传输，通过波导中倏逝场与低维层状材料的相互作用，压缩光脉冲信号的脉冲宽度，同时利用压电陶瓷系统，通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而改变低维材料的电子能带，主动调控低维层状材料的非线性光学特性，控制光脉冲信号脉冲宽度的压缩，最后通过光栅耦合器将调制后的光脉冲信号输出波导，实现对光脉冲信号的脉冲宽度的主动压缩调制效果。本发明实施例所提供的超快脉冲压缩系统结构紧凑、受力面积均匀、具有较长的使用寿命和较高的抗疲劳性能，并且不需要手动调节，具有批量可控制备，片上集成等优点。

附图说明

[0045] 图1为本发明实施例一所提供的超快脉冲压缩系统的结构示意图；

[0046] 图2为本发明实施例一所提供的光栅耦合器的结构示意图；

[0047] 图3为本发明实施例二所提供的超快脉冲压缩系统的制备方法的实现流程示意图。

[0048] 附图说明：10、超快脉冲压缩系统；11、硅表面绝缘衬底；12、高分子有机聚合物衬底；13、压电陶瓷系统；14、低维层状材料；111、波导；112、光栅耦合器；1121、输入耦合光栅；1122、输出耦合光栅。

[0049] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0050] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0051] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

[0052] 在后续的描述中，发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

[0053] 实施例一

[0054] 如图1所示，本发明实施例给出了一种超快脉冲压缩系统10的结构，其包括硅表面绝缘衬底11、高分子有机聚合物衬底12、压电陶瓷系统13和低维层状材料14。

[0055] 在本发明实施例中，超快脉冲压缩系统即基于超快脉冲的压缩系统。

[0056] 在具体应用中，硅表面绝缘衬底11的表面覆盖有材料硅(Si)，可以提高系统的稳定性。

[0057] 在具体应用中，高分子有机聚合物衬底12包括通过高分子有机聚合物制备的薄膜。

[0058] 在实际应用中，高分子有机聚合物可以包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和聚二甲基硅氧烷中的一种；其厚度可以设置为20～50μm。由于在高分子有机聚合物衬底与波导之间设置低维层状材料，高分子有机聚合物衬底能够将低维层状材料与外部环境隔离，避免低维层状材料被外部环境污染，有效的提高低维层状材料的使用寿命。

[0059] 在具体应用中，低维层状维材料14可以为一维层状材料或二维层状材料，其作为非线性可饱和吸收材料，具有较大的三阶非线性系数，较强的光与材料相互作用和超快的载流子迁移率。

[0060] 本发明实施例所提供的超快脉冲压缩系统中，上述的硅表面绝缘衬底11、高分子有机聚合物衬底12、压电陶瓷系统13和低维层状材料14之间的结构关系如下：

[0061] 硅表面绝缘衬底11的硅表面制备有波导111和光栅耦合器112；高分子有机聚合物衬底12与波导111贴合，高分子有机聚合物衬底12与波导111之间包括有低维层状材料14，高分子有机聚合物衬底12的两端覆盖在压电陶瓷系统13上。

[0062] 在本发明实施例中，波导111，用于传输光脉冲信号，光脉冲信号在硅表面绝缘衬底上所制备的波导传输区中传输时，具有插入损耗低，单模传输等特点。

[0063] 在一个实施例中，波导包括波导传输区和隔离区；隔离区将波导划分为N个波导传输区，N为大于1的整数；光脉冲信号在波导传输区中传输。

[0064] 在一个实施例中，波导传输区包括脉冲宽度调制区；光脉冲信号在脉冲宽度调制区中传输并进行脉冲宽度调制。其中，脉冲宽度调制区包括高分子有机聚合物衬底与波导贴合的区域。

[0065] 在具体应用中，光脉冲信号可以为任意的能够按照一定时间间隔时断时续的发送的光信号，在此不对其做具体限定。

[0066] 在具体应用中，隔离区可以为任意的能够将波导划分为多个用于传输光脉冲信号的波导传输区的物质或者介质；例如，制备波导时，间隔性地在硅表面去除相同大小的长方体，令波导传输区之间互不相通。

[0067] 在具体应用中，隔离区将波导划分为多个波导传输区，选择其中一条或多条波导传输区用以接收光脉冲信号，同时与高分子有机聚合物衬底贴合，包括低维层状材料后，形成脉冲宽度调制区，在此不对其做具体限定。

[0068] 在具体应用中，光脉冲信号传输至脉冲宽度调制区时，由于波导中的倏逝场与低维层状材料相互作用，有效压缩了光脉冲信号的脉冲宽度，从而实现脉冲宽度的调制。

[0069] 在本发明实施例中，光栅耦合器112，用于引导光信号进入波导，并以预设的输出比将调制后的脉冲型光信号输出波导。

[0070] 在一个实施例中，光栅耦合器包括输入耦合光栅和输出耦合光栅；输入耦合光栅和输出耦合光栅制备在波导两侧；输入耦合光栅将光脉冲信号耦合进入波导；输出耦合光栅以预设的输出比，将调制后的光脉冲信号输出波导。

[0071] 在具体应用中，硅表面绝缘衬底上所制备的光栅耦合器，能够将光脉冲信号以高的耦合效率耦合进入波导，调节光脉冲信号输出波导的输出比，令以预设的输出比输出波导，用于测试和相关应用；同时，当需要接收多个光脉冲信号进入不同的波导传输区时，设置多组输入耦合光栅和输出耦合光栅。

[0072] 在具体应用中，输入耦合光栅将光脉冲信号耦合进入波导，和输出耦合光栅将光脉冲信号按照输出比从波导中输出的耦合输入输出过程中，光脉冲信号的耦合可以使用光纤输入或空间光输入，同时，也可采用光纤耦合输出或空间光耦合输出。

[0073] 如图2所示，示出了制备在硅表面绝缘衬底11的硅表面上的波导111和光栅耦合器112的一种结构：隔离区将波导111分为三个波导传输区，输入耦合光栅1121和输出耦合光栅1122，沿波导缺口方向制备在波导111两侧。

[0074] 在本发明实施例中，压电陶瓷系统13，用于通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制光脉冲信号的脉冲宽度。

[0075] 在一个实施例中，压电陶瓷系统包括两个压电陶瓷；两个压电陶瓷分别设置在波导两侧。

[0076] 在具体应用中，压电陶瓷系统还包括电平周期性调控装置；电平周期性调控装置控制对压电陶瓷提供周期性的电压输入，令压电陶瓷周期性的横向移动。

[0077] 在具体应用中，两个压电陶瓷设置在波导两侧时，可以与输入光栅耦合器以及输出光栅耦合器所在的位置方向相同，也可以与输入光栅耦合器以及输出光栅耦合器所在的位置方向垂直。

[0078] 在本发明实施例中，隔离区将波导分为三个波导传输区，则输入光栅耦合器和输出光栅耦合器，设置在中间的波导传输区上，沿波导缺口方向的两侧分布；两个压电陶瓷的位置方向与输入光栅耦合器以及输出光栅耦合器所在的位置方向垂直，且设置在与中间的波导传输区相邻的波导传输区上；高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在压电陶瓷系统上，其与波导贴合时，低维层状材料置于中间的波导传输区上。

[0079] 本发明实施例所提供的超快脉冲压缩系统，在硅表面绝缘衬底的硅表面上制备了波导和光栅耦合器，利用光栅耦合器将光脉冲信号引入波导中进行传输，通过波导中倏逝场与低维层状材料的相互作用，压缩光脉冲信号的脉冲宽度，同时利用压电陶瓷系统，通过高分子有机聚合物衬底对低维层状材料提供均匀的横向应力，从而改变低维材料的电子能带，进一步主动调控低维层状材料的非线性光学特性，控制光脉冲信号脉冲宽度的压缩，最后通过光栅耦合器将调制后的光脉冲信号输出波导，实现对光脉冲信号的脉冲宽度的主动压缩调制效果。本发明实施例所提供的超快脉冲压缩系统结构紧凑、受力面积均匀、具有较长的使用寿命和较高的抗疲劳性能，并且不需要手动调节，具有批量可控制备，片上集成等优点。

[0080] 实施例二

[0081] 如图3所示，本发明实施例提供了一种超快脉冲压缩系统的制备方法，包括：

[0082] S101、提供硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料。

[0083] 在上述步骤S101中，硅表面绝缘衬底的表面覆盖有材料硅(Si)，可以提高系统的稳定性。

[0084] S102、在所述硅表面绝缘衬底的硅表面制备波导和光栅耦合器。

[0085] 在上述步骤S102中，直接在硅表面绝缘衬底上制备波导和光栅耦合器，与目前成熟的CMOS加工工艺兼容，具有批量可控制备，片上集成等优点。

[0086] 在一个实施例中，在硅表面绝缘衬底的硅表面制备波导和光栅耦合器的方法包括，通过电子束曝光工艺或双束刻蚀工艺，在硅表面绝缘衬底的硅表面制备符合光脉冲信号传输条件的波导和光栅耦合器。

[0087] 在具体应用中，光栅耦合器包括输入耦合光栅和输出耦合光栅；输入耦合光栅和输出耦合光栅制备在波导两侧，与波导耦合，以使光栅耦合器能够将光脉冲信号以高的耦合效率耦合进入波导，并以预设的输出比将光脉冲信号输出波导，用于进一步的测试和相关应用。

[0088] S103、将所述高分子有机聚合物衬底与所述波导贴合，令所述高分子有机聚合物衬底与所述波导之间包括有所述低维层状材料，同时，将所述高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在所述压电陶瓷系统上。

[0089] 在上述步骤S103中，高分子有机聚合物衬底具有一定的柔软性，单层或少层的低维层状材料大面积均匀的覆盖在高分子有机聚合物衬底的表面，以使压电陶瓷向其两端施加横向拉伸时，能够对衬底表面的低维层状材料提供横向均匀的应力作用，从而改变低维层状材料的电子能带，进一步主动调控低维层状材料的非线性光学特性，实现对光脉冲信号脉冲宽度的压缩作用。

[0090] 在一个实施例中，高分子有机聚合物衬底的制备方法包括，将高分子有机聚合物粉末溶于有机溶剂中，得到基于高分子有机聚合物的溶液；将高分子有机聚合物溶液于器皿中，置于烘干箱内烘干，形成高分子有机聚合物薄膜，获得高分子有机聚合物衬底。

[0091] 在本发明实施例中，高分子有机聚合物衬底的厚度可以为20～50μm；

[0092] 在具体应用中，高分子有机聚合物可以包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇或聚二甲基硅氧烷。

[0093] 在一个实施例中，低维层状材料的制备方法包括，通过化学气相沉积法或机械剥离技术得到单层或少层大面积均匀的低维层状材料。

[0094] 在具体应用中，低维层状材料包括碳纳米管、石墨烯、过渡金属硫化物和黑磷。

[0095] 在具体应用中，过渡金属硫化物包括二硫化钼、二硫化钨、二硒化钨、二硒化钼、二硒化锆、二硫化锆、二硫化锡、二硒化锡、二碲化钨、二碲化钼、二硫化铪、二硒化铪、二硒化铼、二硫化铼和硒化铟。

[0096] 在上述步骤S101至步骤S103中，光脉冲信号在硅表面绝缘衬底上所制备的波导传输区中传输时，具有插入损耗低，单模传输等特点。

[0097] 在一个实施例中，波导包括波导传输区和隔离区；隔离区将波导划分为N个波导传输区，N为大于1的整数；光脉冲信号在波导传输区中传输。

[0098] 在具体应用中，隔离区可以为任意的能够将波导划分为多个用于传输光脉冲信号的波导传输区的物质或者介质；例如，制备波导时，间隔性地在硅表面去除相同大小的长方体，令波导传输区之间互不相通。

[0099] 在一个实施例中，波导传输区包括脉冲宽度调制区；光脉冲信号在脉冲宽度调制区中传输并进行脉冲宽度调制。其中，脉冲宽度调制区包括高分子有机聚合物衬底与波导贴合的区域，在此区域中，波导中的倏逝场与低维层状材料相互作用，有效压缩了光脉冲信号的脉冲宽度，从而实现脉冲宽度的调整。

[0100] S104、令所述压电陶瓷系统通过高分子有机聚合物衬底对所述低维层状材料提供均匀的横向应力，从而调制所述光脉冲信号的脉冲宽度。

[0101] 在上述步骤S104中，压电陶瓷系统对压电陶瓷提供周期性的电压输入，令压电陶瓷周期性的横向移动。给高分子有机聚合物衬底提供纳米级的横向应力作用，使得紧贴高分子有机聚合物衬底的低维层状材料受到应力而改变其非线性可饱和吸收特性，进一步改变对光脉冲信号脉冲宽度的调制效果，实现对光脉冲信号脉冲宽度的主动压缩调制效果。

[0102] 在上述步骤S101至步骤S104中，将高分子有机聚合物衬底与波导贴合，令高分子有机聚合物衬底与波导之间包括有低维层状材料，同时，将高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在压电陶瓷系统上包括：

[0103] 通过转移技术将低维层状材料转移到高分子有机聚合物衬底上；

[0104] 在压电陶瓷系统中设置两个压电陶瓷；

[0105] 将高分子有机聚合物衬底中有低维层状材料的一面与波导紧密贴合，同时将高分子有机聚合物衬底的两端分别固定在两个压电陶瓷的表面。

[0106] 本发明实施例提供的超快脉冲压缩系统的制备方法，制备了硅表面绝缘衬底、高分子有机聚合物衬底、压电陶瓷系统和低维层状材料；其中，在硅表面绝缘衬底的硅表面上还制备了波导和光栅耦合器，利用光栅耦合器将光脉冲信号引入波导中进行传输；在高分子有机聚合物衬底与波导之间设置低维层状材料，通过波导中倏逝场与低维层状材料的相互作用，压缩光脉冲信号的脉冲宽度，同时将高分子有机聚合物衬底的两端覆盖在压电陶瓷系统上，利用压电陶瓷系统进一步主动调控低维层状材料的非线性光学特性，控制光脉冲信号脉冲宽度的压缩，最后通过光栅耦合器将调制后的光脉冲信号输出波导，实现对光脉冲信号的脉冲宽度的主动压缩调制效果。本发明实施例所提供的超快脉冲压缩系统结构紧凑、受力面积均匀、具有较长的使用寿命和较高的抗疲劳性能，并且不需要手动调节，具有批量可控制备，片上集成等优点。

[0107] 以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。