電光調(diào)制器是光通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件。電光調(diào)制器具有調(diào)制速率快、消光比高、驅(qū)動(dòng)電壓低等優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)中的光發(fā)射器模塊。石墨烯是一種新型材料,具有的優(yōu)異電學(xué)和光學(xué)特性,因此基于石墨烯材料的電光調(diào)制器與傳統(tǒng)的調(diào)制器相比具有調(diào)制速率高、體積小、成本低、調(diào)制效果好等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。硅基波導(dǎo)制作成本低,工藝成熟,便于系統(tǒng)集成,且環(huán)形諧振腔結(jié)構(gòu)具有調(diào)制靈敏度高、尺寸小、彎曲損耗小、易于在傳統(tǒng)工藝器件上集成等顯著優(yōu)勢(shì)�；谑┑墓杌h(huán)形諧振腔電光調(diào)制器,將硅基波導(dǎo)的成熟技術(shù)與環(huán)形諧振腔的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。本論文從石墨烯的基本特性和環(huán)形諧振腔的工作原理出發(fā),設(shè)計(jì)了一種基于石墨烯的環(huán)形諧振腔電光調(diào)制器,并研究了環(huán)形諧振腔的各種參數(shù),以及石墨烯材料本身性質(zhì)對(duì)基于石墨烯電光調(diào)制器性能參數(shù)的影響。本文主要工作內(nèi)容如下:.首先,闡述了電光調(diào)制器和石墨烯的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,討論了石墨烯的發(fā)展歷程和制備方法,以及石墨烯的各種優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)特性。分析了石墨烯電導(dǎo)率和有效折射率隨費(fèi)米能級(jí)的變化趨勢(shì)。其次,研究了環(huán)形諧振腔的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,建立了環(huán)形諧振腔的理論模型,并根據(jù)該模型分析... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１電光調(diào)制器示意圖??－

離的石墨分子，每個(gè)碳原子均為ｓｐ２雜化，并貢獻(xiàn)剩余一個(gè)ｐ軌道上的電子形成大??７１鍵，７１電子可以自由移動(dòng)，賦予石墨烯良好的導(dǎo)電性。??圖２－２為利用ＭＡＴＬＡＢ畫出的石墨烯晶體結(jié)構(gòu)：??．．．．．??圖２－２石墨烯晶體結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２－２?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??石墨烯的光傳導(dǎo)特性可以通過調(diào)整費(fèi)米能級(jí)來進(jìn)行調(diào)控。通過施加電場和引??入電荷的方法即可以對(duì)石墨烯的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，這個(gè)性質(zhì)使其可以應(yīng)用于紅??外探測(cè)器和電光調(diào)制器等光電子器件。由于泡利阻塞現(xiàn)象的存在，石墨烯存在可??飽和吸收現(xiàn)象，因此可以作為可飽和吸收體應(yīng)用在激光器鎖模器件中。通過外加??電壓對(duì)費(fèi)米能級(jí)的調(diào)節(jié)，可以控制石墨烯對(duì)光的吸收，進(jìn)而控制打開或者關(guān)閉光??線［２９〗。由于石墨烯的超快電子遷移速率，其外加電壓導(dǎo)致費(fèi)米能級(jí)變化的過程能??夠以非常高的速率進(jìn)行，具有在超高速率下工作的巨大潛力。??如圖２－３為施加了偏置電壓后石墨烯光吸收示意圖。??７??

?石墨烯理論基礎(chǔ)及其在電光調(diào)制器中的應(yīng)用??圖２－１石墨烯能帶結(jié)構(gòu)及布里淵區(qū)示意圖ｔ２８Ｉ??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ?ｚｏｎｅ＊２８＾??石墨烯具有完美的二維晶體結(jié)構(gòu)，它的晶格是由六個(gè)碳原子圍成的六邊形，??厚度為一個(gè)原子層。理想的石墨烯結(jié)構(gòu)是平面六邊形點(diǎn)陣，可以看成是一層被剝??離的石墨分子，每個(gè)碳原子均為ｓｐ２雜化，并貢獻(xiàn)剩余一個(gè)ｐ軌道上的電子形成大??７１鍵，７１電子可以自由移動(dòng)，賦予石墨烯良好的導(dǎo)電性。??圖２－２為利用ＭＡＴＬＡＢ畫出的石墨烯晶體結(jié)構(gòu)：??．．．．．??圖２－２石墨烯晶體結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２－２?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??石墨烯的光傳導(dǎo)特性可以通過調(diào)整費(fèi)米能級(jí)來進(jìn)行調(diào)控。通過施加電場和引??入電荷的方法即可以對(duì)石墨烯的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，這個(gè)性質(zhì)使其可以應(yīng)用于紅??外探測(cè)器和電光調(diào)制器等光電子器件。由于泡利阻塞現(xiàn)象的存在，石墨烯存在可??飽和吸收現(xiàn)象，因此可以作為可飽和吸收體應(yīng)用在激光器鎖模器件中。通過外加??電壓對(duì)費(fèi)米能級(jí)的調(diào)節(jié)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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