发射器和接收器的制作方法

1.本发明总体上涉及用于高频例如毫米波、亚毫米波和太赫兹频率的rf发射器和接收器。在本说明书中，rf(射频)包括毫米波、亚毫米波和太赫兹频率。
2.导致此申请的项目已根据第649953号赠款协议获得了欧盟地平线2020研究和创新计划的资助。


背景技术：

3.预计未来几年电信服务需要增加带宽，预计到2020年每个用户的数据流量将超过500mb/s。可以使用光纤或无线来实现高速通信链接。在城市环境中，无线链接是优选的，因为易于无处不在的部署和较低的安装成本。
4.然而，为了允许与光纤相媲美的数据速率，未来的无线通信不能使用与当今使用的系统相同的相对较低的载频来实现，这些系统最多使用几个ghz的载频，没有为传输速率留出空间超过几mb/s。较大的传输速率需要上移载波频率。毫米波，即频率范围在30至300ghz之间的电磁波，是下一代无线系统的候选。在这个广泛的频率范围内，由于大气吸收相对较小，一些频段特别适合电信。这些频段中的一些以35、90、140和220ghz为中心，但根据应用，载波频率可能会超过220ghz，直至太赫兹(thz)范围。
5.现有的电子半导体器件具有数十千兆赫兹的可用上限频率。更高的频率将需要新技术，例如支持更高的数据速率。
6.图1——来自g.ducournau等人，“使用1.55mm thz光混频器和200ghz外差检测的光供电gbit/s无线热点”，electron.lett，46(2010)——展示了使用200ghz载波频率用于传输数据流的实验。
7.两个分布式反馈(dfb)1.55mm激光器用于产生频率分离为200ghz的双波长信号。双波长信号通过10ghz带宽集成mach-zehnder调制器(mzm)进行幅度调制。在调制阶段之后，信号被掺铒光纤放大器(edfa)放大并分成两条路径：一个用于波长计，另一个用于馈送ingaas/inp utc-pd(单程载流子光电二极管)。utc-pd产生的信号馈送到传输天线(图2中的tem-ha)。在接收器处，200ghz信号首先在次谐波混频器(shm)中混频。馈送次谐波混频器的本地振荡器(lo)是后跟x6有源乘法器的15.762ghz微波合成器。中频(if)等于10.3ghz，因此获得10.3ghz幅移键控(ask)调制信号。最后，该if信号被放大(50db)并由基于低势垒肖特基二极管的包络检测器检测。
8.将描述对该技术的一些改进。在wo2018/060705；cn109375390a；和cn108232462a中描述了背景技术。


技术实现要素：

9.本发明在权利要求中陈述。
10.因此，在一个方面，描述了一种rf数据发射器，该rf数据发射器包括光源，该光源被配置为产生由rf载波频率分开的一对光线。发射器还包括：光电检测器，包括石墨烯层；
光电检测器可以是石墨烯光热效应(pte)光电检测器或辐射热检测器。在实施方式中，石墨烯光电检测器具有至少两个电接触部。发射天线可以电耦接到电接触部中的第一电接触部(特别是输出)。电数据信号输入可以连接到电接触部中的第二电接触部(特别是输入)。发射天线可以通过电放大器耦接到电接触部中的第一电接触部。光电检测器的石墨烯层被光源照亮。
11.在一些实施方式中，但不是本质上，石墨烯光电检测器包括与光波导相邻的石墨烯层。石墨烯光电检测器可以在波导的中心的任一侧的点处具有到石墨烯层的电接触部。电放大器可以包括宽带低噪声电放大器。电放大器的输入可以耦接到电接触部中的第一电接触部；电放大器的输出可以耦接到发射天线。
12.rf数据发射器可以包括承载波导和发射天线以及电放大器(如果存在)的介电衬底。石墨烯层可以覆盖在波导上。第一电接触部可以将石墨烯层连接到发射天线的输入馈送部。介电衬底可以支撑在半导体上，例如，二氧化硅衬底。
13.从广义上讲，可以配置石墨烯光热效应(pte)光电检测器，例如通过石墨烯层的掺杂和/或偏置，使得其通过局部加热(由光引起)和塞贝克效应产生电压。辐射热石墨烯检测器可以被配置为使得局部加热(由光引起)调制光电检测器的电阻，例如通过层的电阻的温度系数(tcr)。在这两种情况下，发射天线的输出都可以耦接到石墨烯层。
14.当配置为pte光电检测器时，信号输入可以连接到器件的栅电极；这可以至少部分地位于波导(或其他光入射区域)上方。到石墨烯层(即第三光电检测器电极)的第二连接可以提供参考连接，例如接地连接。可选地，可以提供第二栅电极以偏置石墨烯层；这可以接地或连接到直流电压电平。可选地，例如通过偏置系统可以施加偏置电压到第一栅电极。
15.当被配置为辐射热光电检测器时，信号输入可以连接到石墨烯层，例如使得到石墨烯层的第一连接和第二连接位于波导(或其他光入射区域)的相对侧。在后一种情况下，光可以调制两个连接之间的电阻。在提供半导体衬底的情况下，这可以用作参考，例如辐射热光电检测器的偏置连接，但这不是必需的。同样，这种偏置连接可以接地或连接到来自偏置系统的直流电压电平。
16.因此，在一些实施方式中，发射器包括石墨烯光热效应(pte)光电检测器，其具有两个光电检测器接触部以输出pte产生的电压并且具有至少一个栅电极。发射器还可以包括可以耦接到光电检测接触部中的至少一个的发射天线。发射器还包括可以连接到至少一个栅电极的电数据信号输入。发射器可以被配置为使得石墨烯光电检测器(特别是石墨烯pte光电检测器)被光源照亮。
17.在实施方式中，上述类型的发射器能够以高于10ghz和或高于100ghz的rf载波频率进行发射，例如高达几个thz，部分由良好的电子传输特性促进，但也由促进低噪音和高效率的pte操作模式促进。
18.在一些基于pte的实施方式中，至少一个栅电极被偏置以在石墨烯光热效应光电检测器的石墨烯层中产生塞贝克效应。偏置可由耦接到至少一个栅电极的偏置电压发生器提供。在一些实施方式中，采用两个栅电极，但根据偏置配置，可选地，光电检测器接触部中的一个也可以用作栅电极的反电极。偏置可以在石墨烯层的与波导相邻的区域中产生p-n结。更具体地，该区域可以位于消逝波的来自波导的区域中。
19.在pte和辐射热两种实施方式中，石墨烯层可以包括单层或多层石墨烯；石墨烯可
以被化学掺杂。石墨烯层可以位于与耦接到光源的光波导相邻的位置，特别是在波导的消逝波区域中。因此，石墨烯层可以位于波导之上、之下或夹在波导内。
20.光电检测器接触部可以包括在波导的任一侧的点处与石墨烯的电接触，即横向于波导的中心的任一侧。
21.在pte的实施方式中，石墨烯光热效应光电检测器可以包括两个栅电极，一个到波导的中心的任一侧边。因此，由偏置形成的p-n区域也可以与波导相邻，更具体地在波导的消逝波区域中。
22.在pte实施中，栅电极可以与石墨烯层绝缘，例如通过薄(例如约10nm)氧化物层，但这不是必需的，例如取决于偏置器件的电气配置。栅电极可由石墨烯形成，但这不是必需的。
23.在pte和辐射热实施方式中，波导可由任何合适的材料或材料的组合形成，包括但不限于硅、二氧化硅、氮化硅、聚合物、光子晶体。波导可以是诸如狭缝波导的波导结构，在狭缝由狭缝任一侧的导电材料(例如硅)的条限定的情况下，条可以用作栅电极。在实施方式中，包层具有比核心低的折射率(在器件的工作波长下)。
24.在一些实施方式中，发射器可以集成在诸如二氧化硅的介电衬底上或绝缘体上硅衬底(soi)衬底的掩埋氧化物(box)层上。
25.波导可设置在衬底上或嵌入衬底内；波导的上表面可以与衬底的上表面基本齐平或者可以在衬底上方。波导可以形成在衬底上。发射天线也可以形成在衬底上，例如在衬底上的金属层中。在实施方式中，石墨烯层覆盖波导并且在接触发射天线的金属(更具体地，接触发射天线的输入馈送部的金属)的边缘处具有接触区域。可以在石墨烯层上提供绝缘层，例如氧化物薄层或其他电绝缘体(例如聚合物)。在pte的实施方式中，栅电极可以位于绝缘层之上，例如形成为图案化的导电层(例如金属或石墨烯)。
26.在pte和测辐射热两种实施方式中，光源可以包括两个(或更多个)激光器，或者可以采用单个激光器来生成光线对(频率)。例如，可以使用例如mach-zender干涉仪对单个光频率进行幅度调制以生成该对线。光源可以集成到集成发射器的衬底上和/或可以为远离石墨烯pte器件的一个或多个激光器提供单独的光输入连接，例如光纤连接。例如，可以采用基于石墨烯的mach-zender干涉仪并将其与光电检测器集成。
27.发射天线可以是任何方便的类型，这取决于例如所需的方向性、增益、物理尺寸/形状等。例如，可以采用偶极子天线，在这种情况下，每个或光电检测器接触部可以耦接到偶极子的相应臂。比如说，在贴片天线的情况下，只有一个光电检测器接触部可以连接到贴片；另一个可能具有直接或隐式(间接)接地连接，例如与接地平面的连接。
28.与上述结构非常相似的结构可以用作互补接收器，特别是因为系统的高灵敏度。
29.在pte的实施方式中，接收天线可以连接到一个或两个栅极；然后可以从光电检测器接触部中的一个(或两个)获得电输出。在辐射热的实施方式中，接收天线可以连接到到石墨烯层的连接中的一个，以及连接到到石墨烯层的另一个连接的输出。
30.由光源提供的光线路对可以具有等于接收器调谐到的rf载波频率的间距，在这种情况下，可以将接收到的信号向下混频到基带。可选地，间隔可以不同于要接收的信号的rf载波频率，在这种情况下，可以将接收到的信号混频到中频。然而，在这两种情况下，线的间距限定了接收器被设计工作的rf频率，实际上是接收器“调谐”到的频率。
31.因此，在互补的方面，rf数据接收器包括光源，该光源被配置为产生由限定接收器的rf操作频率的频率分开的一对光线。接收器还包括包含石墨烯层并且具有至少两个电接触部的光电检测器。电数据信号输出连接到电接触部中的第一电接触部；发射天线(可选地，通过电放大器)耦接到电接触部中的第一电接触部。光电检测器的石墨烯层被光源照亮。
32.电放大器可以包括宽带低噪声电放大器。电放大器的输入可以耦接到接收天线；电放大器的输出可以耦接到电接触部中的第二电接触部。附加地或可选地，电放大器可以耦接到电数据信号输出。
33.rf数据接收器可以包括承载波导和接收天线以及电放大器(如果存在)的介电衬底。在一些实施方式中，石墨烯层覆盖在波导上。在石墨烯层上方可以有绝缘层，并且栅电极可以设置在绝缘层上方。栅电极中的至少一个可以(特别是，经由电放大器)耦接到来自接收天线的馈送部。
34.其他特征可以对应于先前描述的发射器的那些特征。
35.光电检测器既可以是pte光电检测器也可以是辐射热光电检测器。例如，在pte的实施方式中，电接触部中的第一电接触部可以连接到石墨烯层，特别是提供输出。第二接触部可以连接到石墨烯光热效应光电检测器的至少一个栅电极。可选地，为石墨烯层提供另外的参考电接触。可选地，石墨烯层可以如针对发射器所描述的那样被掺杂和/或偏置。在辐射热石墨烯光电检测器实施方式中，电接触部中的第一电接触部和第二电接触部可以各自电连接到石墨烯层。
36.因此，还描述了一种包括光源的rf数据接收器，该光源被配置为产生由限定接收器的rf操作频率的频率分开的一对光线。接收器还包括光电检测器，例如石墨烯光热效应(pte)光电检测器，该光电检测器具有两个光电检测器接触部以输出pte产生的电压并且具有至少一个栅电极。接收器还可包括可耦接到至少一个栅电极的接收天线。接收器还可包括可连接到光电检测器接触部中的至少一个的电数据信号输出。石墨烯光电检测器，特别是石墨烯pte光电检测器，可以由光源照射。
37.在集成的基于pte的数据接收器中，至少一个栅电极可以连接到来自接收天线的馈送部；电数据信号输出可以包括到一个或每个光电检测器接触部的金属连接。在集成辐射热器件中，石墨烯层可以连接到来自接收天线的馈送部。
38.在相关方面，提供了一种接收承载在rf信号上的数据的方法，包括：用光照射光电检测器的石墨烯层，所述光包括由rf载波频率分开的一对光线；使用光电检测器将所述光转换为rf载波频率的电信号；提供来自光电检测器的输出电极的电信号，其中输出电极电耦接到石墨烯层；并且通过施加包括(编码)数据的调制电信号调制光电检测器的操作以传输到石墨烯的第二电极光电检测器。
39.该方法可以使用具有至少一个栅电极的光热效应(pte)光电检测器。该方法然后还可以包括偏置至少一个栅电极以在石墨烯层中提供塞贝克效应以从输出电极产生电信号，并且将调制电信号施加到至少一个栅电极。因此，pte光电检测器可以在石墨烯层通过塞贝克效应产生电压的模式下操作。这可以通过调制电信号进行调制以将其与光学生成载波混频，并因此将调制电信号上变频到载波频率。
40.该方法可以使用辐射热光电检测器，在这种情况下，光电检测器的第二电极可以
电连接到石墨烯层。该方法然后还可以包括将调制电信号施加到第二电极以提供来自输出电极的电信号。因此，辐射热检测器可以在石墨烯层的电阻被调制以将其与光学产生的载波混频并且因此将调制电信号上变频到载波频率的模式下操作。
41.在互补的相关方面，提供了一种接收承载在rf信号上的数据的方法，包括：用光照射光电检测器的石墨烯层，所述光包括由rf载波频率分开的一对光线；从光电检测器的输出电极提供输出电信号，其中，所述输出电极电耦接到所述石墨烯层；将石墨烯光电检测器的第二电极与接收天线耦接；并将来自接收天线的电信号与光电检测器中的rf载波频率混频，以将来自接收天线的电信号下变频为输出电信号。
42.该方法可以使用具有至少一个栅电极的光热效应(pte)石墨烯光电检测器。该方法然后还可以包括偏置至少一个栅电极以在石墨烯层中提供塞贝克效应以使用光热效应产生电压，将至少一个栅电极耦接到接收天线，以及输出pte产生的电压。因此，pte光电检测器可以在石墨烯层通过塞贝克效应产生电压的模式下操作。这可以通过施加的栅极电压来调制，以用作混频器以将接收信号混频并因此下变频到中频或基带。
43.该方法可以使用辐射热石墨烯光电检测器，在这种情况下，石墨烯光电检测器的第二电极可以电连接到石墨烯层。该方法然后还可以包括通过使用光照射石墨烯层调制石墨烯层的电阻来提供输出电信号。因此，辐射热光检测器可以在其中石墨烯层的电阻被调制以用作混频器以将接收信号混频并因此下变频到中频或基带的模式下操作。与基于半导体的辐射热检测器相比，基于石墨烯的辐射热检测器可以提供更好的线性度，从而提供更好的动态范围，这在接收器中可能很重要。
44.还提供了包括用于实现上述方法的器件的光发射系统和光接收系统。
45.从广义上讲，上述技术的操作使用二维材料，其中光电检测的响应度可以通过电场进行调制。使用二维材料具有热容量低的优点，因此有利于光电检测。
46.在上述发射器、接收器、方法和系统中，石墨烯层可以由另一种2d材料层代替。在这种情况下，二维材料可以是晶体材料；它可能具有由单层原子组成的二维晶体结构。二维材料层可能有一层或几层这样的原子层；例如，它可能具有1-20层堆叠的1-原子厚层。2d材料层可以包括异质结构。
47.例如，石墨烯层可以被另一种2d半导体层代替，例如具有通式mx2的过渡金属二硫属化物层，其中m是诸如mo或w的过渡金属，x是硫族原子(s、se或te)，例如mos2或ws2。这些可能是有利的，因为它们具有很强的光吸收。
附图说明
48.现在将参照附图仅通过示例的方式进一步描述本发明的这些和其他方面，其中：
49.图1示出了用于根据现有技术使用200ghz载频传输数据流的实验系统；
50.图2a和图2b分别示出了rf通信系统的发射器和接收器的示意图；
51.图3a至图3c分别示出了用于图2的发射器和接收器的基于pte石墨烯的混频器的结构的3d透视图、2d竖直截面图和示意图；
52.图4示出了图3所示类型的集成混频器件和天线的俯视图和竖直截面图；以及
53.图5示出了用于图2的发射器和接收器的基于辐射热石墨烯的混频器的结构的示意图。
具体实施方式
54.图2a和图2b分别示出了rf通信系统的发射器200和接收器250的示意图。发射器和接收器都可以基于同一器件220，如下面更详细地描述，该器件包括具有一个光输入222和一个电输入224的混频器。
55.在发射器处，用作本地振荡器的光学双频光束被施加到混频器的光输入，而基带电数据信号被施加到混频器的电输入。混频在电输出226处产生毫米波辐射；毫米波辐射包括频率为f
lo
的载波上的输入电数据流，该频率对应于用作本地振荡器的双波长激光器的频率间隔。该微波信号馈送到发射天线210。
56.在接收器250处，接收天线260接收以毫米波载波为中心的信息。类似的本地振荡器用于将信号解调到基带256。
57.本文描述的是适用于图2的发射器和接收器配置的基于石墨烯的混频器件。在一些实施方式中，此类器件利用石墨烯检测光束并通过光热电效应(pte)产生电压的能力。在其他实施方式中，石墨烯的电阻通过石墨烯的tcr(电阻温度系数)使用辐射热效应进行调制；仍然在其他实施方式中，可以采用混频方法。
58.当光子撞击石墨烯层并被吸收时，会产生电子-空穴对。在基于pte的系统中，由于塞贝克效应(seebeck effect)，这些电子和空穴会产生局部光电压。光热效应石墨烯检测器的一个优点是在1550nm波长下响应度可以接近1a/w而暗电流非常低。
59.通过在电荷中性(狄拉克(dirac))点附近偏置石墨烯，可以最大化产生的光电压量。图3a至图3c分别示出了用于图2的发射器和接收器的基于石墨烯的混频器220的结构的3d透视图、2d竖直截面图和示意图。在这个示例中，混频器使用了两层石墨烯层。
60.混频器包括光波导304，例如由氧化硅305中的硅或氮化硅(后者提供更宽的带宽操作)或掺杂锗制成。波导被支撑在硅(绝缘体上硅)衬底300的掩埋氧化物层302上。混频器还包括产生光电压的下石墨烯层306。光电压出现在“负”电接触部308和“正”电接触部310之间。在所示示例中，接触部308连接到参考(接地)电极，并且接触部310提供电输出(out)。
61.在石墨烯层306之上提供介电层307，例如二氧化硅。介电层307之上的上石墨烯层被图案化以限定用于具有相应连接部314a、314b的下石墨烯通道306的栅极312a、312b。
62.来自偏置电压发生器316的偏置电压可以被施加到两个栅极312a、栅极b中的一个(或两个)。相对于石墨烯通道306的偏置(bias)通过场效应限定石墨烯层306中的化学势曲线分布以提供塞贝克效应。可以调整偏置电压以最大化光电(pte)效应。
63.从广义上讲，石墨烯层内的载流子密度由栅电极上的电压调节。该区域中的光激发电子加热石墨烯，并且塞贝克效应产生pte电压。除其他因素，pte电压的大小取决于不同掺杂水平区域之间的电子温差(由栅极电压限定)。通常施加在栅电极之间的偏置电压接近但不等于狄拉克电压，即电荷中性点电压(可能在 /-1-10伏的范围内)。狄拉克点电压取决于掺杂：通常有本征掺杂，也可能有非本征掺杂，并且有效掺杂可以通过改变施加的偏置来改变——负偏置使石墨烯n型掺杂，反之亦然(改变多数电荷载流子的类型)，并且在狄拉克点载流子密度接近于零而电阻率最大。
64.可以使用mott方程通过绘制在一范围内(比如说，0-10伏)光电压变化与栅极电压差变化和/或通过计算塞贝克系数来选择和最大化特定器件中特定波长下pte效应的大小。从广义上讲，效应的大小取决于栅极电压差和狄拉克电压之间的差值；差的符号决定了光
电压的符号。
65.再次参照图3，双波长激光束以频率间隔为例如≈100ghz在光波导内传播。当在石墨烯通道中检测到两个频率的拍频时，会产生一个例如100ghz电正弦波。在实施方式中，光频率具有低相位噪声和低抖动并且限定了毫米波载波。
66.当该器件用于发射器中时，例如作为图2a的发射器中的基于石墨烯的混频器220，包括例如用于传输的编码的电数据信号应用于两个栅极312a、312b中的一个。电信号修改了负责光热电效应的塞贝克系数，其进而调节了光电检测器的响应度。因此，生产了数据信号和本地(例如100ghz)振荡器之间的混频。在电输出接触部310上产生的光电压被发送到发射天线210，该电压包含载波上的数据，例如在约100ghz。
67.当该器件用于接收器中时，例如在图2b的接收器中作为基于石墨烯的混频器220，接收天线260耦接到两个栅极312a、312b中的一个以提供电数据信号输入(ine(入e))。因此，在以100ghz为中心的天线处接收到的信息被馈送到器件的栅极，同时光学振荡器在传输中被注入光波导。该器件使用与上述同一物理原理将接收到的信号解调为包括要接收的数据在内的基带电数据信号。
68.当器件用于发射器或接收器中时，可以在器件和天线之间包括电(电子)放大器。
69.这种方法很有用，因为为了沿石墨烯通道调制塞贝克系数曲线分布(从而获得混频)而必须施加到栅极的电压非常低。这对于从天线接收的信号特别有吸引力，因为天线可能非常小。
70.图4示出了通过集成混频器件和发射天线的俯视图和竖直截面图，其中混频器件是上述类型。集成混频器件和发射天线可以形成集成发射器的一部分；本地振荡器的激光源也可以是集成的，也可以是分开的。可以以类似的方式制造集成混频器件和接收天线，并因此制造集成接收器，但要注意与混频器件的不同连接。然而，在一些其他实施方式中，天线可以例如被设置在单独的/外部的共同封装中。
71.在图4中，与前面描述的那些相同的元件用相同的附图标记指示。示例示出了偶极子天线的使用，该偶极天线包括由诸如二氧化硅衬底302的介电材料支撑的金属臂210a、210b。
72.该结构在一些实施方式中是产生电压的双层石墨烯结构，实现了图1a的混频器220，该电压包括例如在约100ghz载波的顶部上的调制信号。该电压被施加到偶极子的两个臂210a、210b，或者施加到一些其他天线的馈送部，并且被辐射到空气中。
73.在接收器配置中，天线连接到栅极中的一个或栅极中的一个和石墨烯通道之间。
74.可以采用其他类型的天线代替图示的偶极子天线，包括但不限于：领结天线或螺旋天线(均适用于宽带操作)；或贴片天线(用于高增益性能)。贴片天线可以设置有反射接地平面，该反射接地平面可以形成在例如衬底302之上、之下或之内。
75.在一些实施方式中，如上所述的天线可以经由放大器耦接到混频器件，例如以放大来自接收天线或发射天线的信号。这种放大器可以包括电(电子)放大器，例如基于gaas或基于石墨烯的放大器。在发射器中，类似的电(电子)放大器可以耦接在混频器和天线之间(对图示的布置进行一些重新配置)。
76.图5示出了用于图2的发射器和接收器的基于辐射热石墨烯的混频器500的结构的示意图；同样，相同的元件由相同的附图标记指示。
77.因此，在用于发射器的基于辐射热的石墨烯混频器中，到石墨烯层306的第一电接触部508提供电数据信号输入(ine)并且到石墨烯层306的第二电接触部510提供电输出(out)到发射天线。在接收器中，接触部508(ine)耦接到接收天线并且在接触部510上提供下变频的电数据信号输出(out)。接触部508、510之间的电阻由入射光调制，更具体地由两条光线之间的rf差频调制。电数据信号输入上的电压调制器件对入射光的响应，例如调制石墨烯层的tcr。实际上，电数据信号调制辐射热光检测器的偏置。
78.例如，电输入可以是以例如0伏为中心的正弦波。通常不需要偏置，但可选地，半导体衬底300可以相对于地(例如，由输入正弦波的地限定)偏置以调整石墨烯层的费米能级，例如如果费米能级在狄拉克点之外，例如相对于狄拉克点通过稍微偏置衬底来增加费米。
79.图3-图5的结构可以使用与cmos兼容的制造工艺制造。
80.光波导的晶片级集成可用于引导这对光波长。在光电检测器中用于实现拍频的一对激光器可以位于发射器/接收器芯片附近，也可以位于远处并通过光纤耦接到发射器/接收器芯片。可选地，可以使用mach-zender干涉仪对单个激光器进行幅度调制以生成该对线。
81.在接收器中，可以在混频器之后提供rf频放大器；这可以与混频器件和接收天线集成在同一衬底上。在发射器中，可以提供rf放大器来驱动栅极连接，该栅极连接提供用于传输的电信号；这可以与混频器件和发射天线集成在同一衬底上。
82.基于石墨烯的光电检测器、基于石墨烯的mach-zender干涉仪和基于石墨烯的放大器中的一个或多个可以集成在公共衬底上。
83.在一些实施方式中，当与较小电信号一起使用时，基于pte的器件可能比基于辐射热效应的器件有效。这是因为基于pte的器件的最佳工作点通常靠近中性点，例如从这一点开始约40mv(小载流子掺杂)。因此，电压的较小变化能够导致响应度的有用变化。暗电流噪声、动态范围和/或灵敏度也可以得到改善。
84.从广义上讲，已经描述了有助于使用高载波频率的技术，例如高于10ghz和可选地高于100ghz直至几个thz。在一些实施方式中，使用光热电效应(塞贝克效应)光电检测器的光产生用作混频器以通过光谱分离与载波频率匹配的两个光波长的拍频来提供rf本地振荡器。在其他实施方式中，采用辐射热光电检测。与其他基于石墨烯的方法相比，这种方法可以提供改进的响应度和减少的暗电流，并且可能只需要低电压来调制/解调信息。在一些发射器的实施方式中，数据可以在没有额外调制的情况下应用到混频器；类似地，接收器可以没有解调。
85.虽然已经描述了使用辐射热和基于pte的光电检测器的示例实施方式，但是还设想了采用使用电场调制光电检测器的响应度的其他技术的器件和方法。例如，使用pte型结构，器件的操作模式可以通过改变器件上的偏置在pet和辐射热模式之间切换，并且这可以用于调制光电检测器响应以实现混频器。在另一种方法中，如上所述的器件可以被配置为用作dyakonov-shur检测器(其中入射辐射调制载流子漂移速度和载流子密度)，例如划分石墨烯层(或其他2d材料)以限定fet结构，并通过施加到栅极的电压来调制产生的光伏效应电压。
86.毫无疑问，技术人员将会想到很多其它有效的备选。将理解的是：本发明不限于描述的实施例，并且包括在本文所附权利要求的精神和范围内且对于本领域技术人员明显的
修改。