本文關鍵詞：基于石墨烯電光調制器的結構設計和性能研究

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【摘要】：石墨烯是一種由單層或者較少層數(shù)的碳原子通過Sp~2雜化得到的材料。它可以由例如機械透明膠帶法和化學剝離石墨法自上而下制備,也可以通過化學汽相淀積之類的方法自下而上的制備。這種二維材料所擁有的獨特物理和化學性質吸引了來自各個方面研究人員的目光。石墨烯吸收對于白光的吸收效率可以達到2.3%,這也是一個獨特而有趣的屬性,特別是考慮到它的厚度只有一層單原子層之后。這是由于它的電子特性決定的,它的這些有趣的特性使它在高性能電子設備領域成為了一種前景廣闊的材料。本文首先闡述了關于石墨烯調制器的發(fā)展歷程,通過對前人的研究成果進行分析,掌握了基于石墨烯調制器設計的基本原理。通過對Mach-Zenhder調制器的基本原理進行分析,可知石墨烯波導由于獨特的能帶結構、光學和電學特性,使它具有很好的光透性和較大的有效折射率變化量,因此可以應用于Mach-Zenhder調制器的構建。然后本文通過結合以往國內外關于波導材料的研究成果,為了進一步提高石墨烯層的工作效率,設計出了一種對稱的石墨烯波導結構。通過對該對稱結構石墨烯波導的有效折射率變化量以及吸收損耗等特性參數(shù)進行分析和研究,進一步優(yōu)化該石墨烯波導的結構,最終得到了一種三層石墨烯波導。最后本文具體分析了影響Mach-Zenhder調制器性能的影響參數(shù),如兩臂間距、Y分支角大小及過渡區(qū)長度等,通過計算和分析Mach-Zenhder調制器的消光比、調制帶寬及插入損耗等影響因素,對調制器的結構進一步的優(yōu)化,最終設計出了一種兩臂非對稱型的Mach-Zenhder調制器。本文主要通過Comsol軟件對波導的參數(shù)進行了模擬,研究了基于石墨烯的光波導模型。通過對基于石墨烯光波導的Mach-Zehnder干涉型調制器進行軟件仿真研究,設計出了這種新型的石墨烯調制器,優(yōu)化了它的結構,并最終計算出了它的性能參數(shù)。
【關鍵詞】：電光調制器 石墨烯 波導 有效折射率
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN761
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 石墨烯簡介11
• 1.3 石墨烯常見的制備方法11-13
• 1.4 基于石墨烯的調制器的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.5 本論文的研究項目和內容17-19
• 第二章 石墨烯材料特性與電光調制器的基本原理19-32
• 2.1 石墨烯的結構19-20
• 2.2 石墨烯的材料特性20-25
• 2.2.1 石墨烯的結構分析20-22
• 2.2.2 石墨烯的電學性質22-23
• 2.2.3 石墨烯的光學性質23-24
• 2.2.3.1 可飽和吸收性質23-24
• 2.2.3.2 非線性光學性質24
• 2.2.4 熱力學性質24-25
• 2.3 電光調制器的基本原理25-30
• 2.3.1 電光調制器的偏置原理26-28
• 2.3.2 光路的相位差產(chǎn)生方式28
• 2.3.3 電光材料的種類28-30
• 2.4 Mach-Zehnder結構光學偏置30-31
• 2.4.1 Mach-Zehnder數(shù)值模擬算法的原理30
• 2.4.2 FD-BPM方程介紹30-31
• 2.5 COMSOL Multiphysics軟件簡介31
• 2.6 本章小結31-32
• 第三章 石墨烯波導理論與設計32-48
• 3.1 光波導基本結構32-34
• 3.2 石墨烯性能參數(shù)的研究34-37
• 3.3 雙脊形波導設計37-43
• 3.3.1 光波導的基本結構37-40
• 3.3.2 石墨烯光波導的結構參數(shù)優(yōu)化40-43
• 3.3.2.1 脊波導寬度對光波導的影響40-41
• 3.3.2.2 脊波導高度對光波導的影響41-43
• 3.4 基于石墨烯的脊波導結構參數(shù)43-47
• 3.5 本章小結47-48
• 第四章 基于石墨烯的Mach-Zehnder干涉型調制器的結構優(yōu)化48-60
• 4.1 Mach-Zehnder調制器結構的設計48-51
• 4.1.1 Y分支的參數(shù)設計48-50
• 4.1.2 石墨烯波導兩臂間距50-51
• 4.2 路徑非對稱Mach-Zehnder結構設計51-55
• 4.3 M-Z干涉型調制器調制參數(shù)55-57
• 4.4 折射率非對稱Mach-Zehnder結構設計57-59
• 4.5 本章小結59-60
• 第五章 總結與展望60-62
• 5.1 本論文總結60-61
• 5.2 前景展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀碩士學位期間取得的成果67-68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：683166