本文關(guān)鍵詞：石墨烯調(diào)制器的基礎(chǔ)研究

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【摘要】：隨著光纖通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,現(xiàn)有的光調(diào)制器已經(jīng)難以滿足其發(fā)展趨勢,因此亟需研究超高調(diào)制速率,超寬帶寬的新型光調(diào)制器,石墨烯因其優(yōu)異的特性得到了各國研究人員的青睞,與傳統(tǒng)光調(diào)制器相比,石墨烯電光調(diào)制器能夠?qū)崿F(xiàn)高調(diào)制速率,高消光比以及小尺寸。本論文主要對石墨烯電光調(diào)制器進(jìn)行了基礎(chǔ)研究,介紹了各類石墨烯電光調(diào)制器的工作原理,提出了多層石墨烯電光調(diào)制器以及石墨烯偏振無關(guān)電光調(diào)制器的模型并對其進(jìn)行了仿真分析。本論文的主要工作有以下四個方面:1.簡單介紹了光纖通信的發(fā)展,并在查閱各種文獻(xiàn)以后介紹了各類傳統(tǒng)光調(diào)制器的類型以及其優(yōu)缺點。介紹了目前石墨烯電光調(diào)制器的研究進(jìn)展,并對各類石墨烯電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)作了簡單的介紹,介紹了這些石墨烯電光調(diào)制器的性能參數(shù)。2.對石墨烯材料的基本結(jié)構(gòu)以及各種物理性質(zhì)進(jìn)行了介紹,并對石墨烯的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了公式推導(dǎo)。對不同類型的石墨烯電光調(diào)制器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。3.論文中提出了一種多層石墨烯電光調(diào)制器結(jié)構(gòu),并對其進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果顯示,隨著石墨烯層數(shù)的增加,其TE、TM模的衰減系數(shù)均隨之增大,但四層石墨烯電光調(diào)制器以及五層石墨烯電光調(diào)制器的TM模衰減系數(shù)相近,考慮到工藝問題,最終采用四層石墨烯電光調(diào)制器結(jié)構(gòu)。在仿真中觀察到了狹縫效應(yīng),并對該結(jié)構(gòu)中狹縫效應(yīng)的優(yōu)點進(jìn)行了介紹。接著對四層石墨烯電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,仿真結(jié)果顯示其在中間波導(dǎo)層為0.1?m,絕緣層折射率為1.98時效果最佳。在有源調(diào)制區(qū)域為5?m時,計算得到該調(diào)制器結(jié)構(gòu)的調(diào)制帶寬約為100GHz,能耗約為19 bitf J/,消光比可達(dá)38.65dB。4.論文中提出了一種石墨烯偏振無關(guān)電光調(diào)制器結(jié)構(gòu),并對其進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果顯示,當(dāng)該調(diào)制器結(jié)構(gòu)的傾斜角為52°,波導(dǎo)高度為0.38?m,波導(dǎo)寬度為0.5?m,絕緣層厚度為10nm,絕緣層寬度為0.35?m時,其偏振無關(guān)性最佳,TE、TM模的衰減系數(shù)曲線隨著化學(xué)勢的改變基本保持一致,從而達(dá)到了偏振無關(guān)的調(diào)制效果。計算得到該調(diào)制器結(jié)構(gòu)的調(diào)制帶寬約為160GHz,能耗約為12 bitfJ/。
【關(guān)鍵詞】：電光調(diào)制器 多層石墨烯 狹縫效應(yīng) 偏振無關(guān)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN761
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 光纖通信的發(fā)展與概述10-12
• 1.2 電光調(diào)制器的種類及特點12-15
• 1.3 石墨烯電光調(diào)制器的研究進(jìn)展15-19
• 1.4 本論文的意義和主要內(nèi)容19-20
• 第二章 石墨烯的基本性質(zhì)以及各類石墨烯電光調(diào)制器的工作原理20-27
• 2.1 石墨烯的理論研究及發(fā)現(xiàn)20
• 2.2 石墨烯的基本結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3 石墨烯的基本特性21-24
• 2.3.1 石墨烯的電學(xué)特性21
• 2.3.2 石墨烯的光學(xué)特性21-22
• 2.3.3 石墨烯的飽和吸收特性22-23
• 2.3.4 石墨烯的熱導(dǎo)性23
• 2.3.5 石墨烯的力學(xué)性質(zhì)23-24
• 2.4 各類石墨烯電光調(diào)制器的工作原理24-26
• 2.4.1 石墨烯電吸收型光調(diào)制器24
• 2.4.2 M-Z型石墨烯電光調(diào)制器24-25
• 2.4.3 微環(huán)結(jié)構(gòu)石墨烯電光調(diào)制器25-26
• 2.4.4 石墨烯全光調(diào)制器26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 單層石墨烯電光調(diào)制器研究27-38
• 3.1 單層石墨烯電光調(diào)制器的簡單結(jié)構(gòu)27
• 3.2 石墨烯的化學(xué)勢與折射率27-30
• 3.3 石墨烯電光調(diào)制器驅(qū)動電壓與化學(xué)勢的關(guān)系30-31
• 3.4 石墨烯電光調(diào)制器的電容、電阻以及調(diào)制帶寬31-32
• 3.5 單層石墨烯電光調(diào)制器的仿真分析32-36
• 3.6 本章小結(jié)36-38
• 第四章 多層石墨烯電光調(diào)制器研究38-52
• 4.1 多層石墨烯電光調(diào)制器的簡單結(jié)構(gòu)38-39
• 4.2 多層石墨烯電光調(diào)制器的仿真研究39-47
• 4.2.1 多層石墨烯電光調(diào)制器仿真39-41
• 4.2.2 狹縫波導(dǎo)理論41-43
• 4.2.3 石墨烯電光調(diào)制器中狹縫效應(yīng)的仿真分析43-46
• 4.2.4 狹縫效應(yīng)對多層石墨烯電光調(diào)制器的影響46-47
• 4.3 四層石墨烯電光調(diào)制器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化47-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第五章 新型石墨烯偏振無關(guān)電光調(diào)制器52-66
• 5.1 偏振敏感電光調(diào)制器的不足52
• 5.2 MZ型偏振無關(guān)調(diào)制器的結(jié)構(gòu)及理論分析52-55
• 5.3 新型石墨烯偏振無關(guān)電光調(diào)制器基本結(jié)構(gòu)55-56
• 5.4 石墨烯偏振無關(guān)電光調(diào)制器的仿真56-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 第六章 總結(jié)及展望66-68
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻碩期間取得的研究成果73
• 攻碩期間參與的科研項目73-74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉子龍;朱大慶;;基于TE/TM模式轉(zhuǎn)換的偏振不敏感調(diào)制器[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報;2007年03期

2 劉子龍,朱大慶;The effect of conductor loss on half-wave voltage and modulation bandwidth of electro-optic modulators[J];Chinese Optics Letters;2004年10期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李威;基于微納光纖的石墨烯超快全光調(diào)制器研究[D];浙江大學(xué);2014年

2 于弋川;高速半導(dǎo)體電吸收光調(diào)制器與MSM光探測器研究[D];浙江大學(xué);2007年

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本文編號：695790