本文關(guān)鍵詞：石墨烯電吸收調(diào)制器的基礎(chǔ)研究

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【摘要】：電光調(diào)制器是光纖通信系統(tǒng)非常關(guān)鍵的器件,它性能的好壞將直接影響網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅�。隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展,電光調(diào)制器不斷向著小體積、寬帶寬、低損耗方向發(fā)展。而傳統(tǒng)調(diào)制器都有著器件體積大、不容易集成、調(diào)制電壓高、制備成本高等缺點(diǎn)。石墨烯由于其優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)特性,例如零帶隙結(jié)構(gòu)、超高的載流子遷移率、高透光性等特點(diǎn)而備受關(guān)注。因此,近年來基于石墨烯材料的電光調(diào)制器得到了廣泛研究。本論文首先闡述了傳統(tǒng)調(diào)制器,例如LiNbO3調(diào)制器、Si基光調(diào)制器以及有機(jī)聚合物光調(diào)制器的優(yōu)缺點(diǎn);介紹了石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)、獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)特性。正是由于這些優(yōu)異的特性,使得石墨烯與光的作用非常強(qiáng)烈,而基于石墨烯的電吸收調(diào)制器就具有了體積小、調(diào)制器速度快、消光比大以及能耗低等優(yōu)點(diǎn)。然后本論文介紹了石墨烯電吸收調(diào)制器的工作原理,分析了石墨烯的化學(xué)式隨外加驅(qū)動(dòng)電壓的變化情況以及石墨烯的電導(dǎo)率、介電常數(shù)、折射率等參數(shù)隨化學(xué)式的變化情況。接著對不同結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)進(jìn)行了仿真分析,掌握了石墨烯在波導(dǎo)中的位置、石墨烯的層數(shù)、隔離介質(zhì)的材料和厚度對波導(dǎo)折射率的影響,也就是對調(diào)制器光吸收能力的影響。其中,將石墨烯水平置于波導(dǎo)下方,調(diào)整脊波導(dǎo)和硅覆蓋層的高度比例,使石墨烯處于光場最強(qiáng)處,并且采用厚度小、介電常數(shù)低的隔離介質(zhì),基于這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的調(diào)制器的性能是最優(yōu)的。最后,本論文基于以上各因素對調(diào)制器光吸收能力的影響,在上述最優(yōu)化波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上繼續(xù)改進(jìn),設(shè)計(jì)了一種四層石墨烯電吸收調(diào)制器。其中兩層石墨烯置于波導(dǎo)下方,另外兩層石墨烯置于波導(dǎo)內(nèi)部,調(diào)整這兩部分石墨烯的間距,分析對比不同間距時(shí)電吸收調(diào)制器的模式功率損耗,得到了一種最優(yōu)的間距。針對這一種優(yōu)化的電吸收調(diào)制器,對其消光比、調(diào)制深度、調(diào)制帶寬、插入損耗、能量損耗等參數(shù)進(jìn)行了具體分析和計(jì)算。計(jì)算結(jié)果也證明了本論文設(shè)計(jì)的四層石墨烯電吸收調(diào)制器具有體積小、消光比大、調(diào)制帶寬寬、插入損耗小、能量損耗低等優(yōu)點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN761;TN929.11

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 樊潔平;劉惠民;田強(qiáng);;光吸收介質(zhì)的吸收系數(shù)與介電函數(shù)虛部的關(guān)系[J];大學(xué)物理;2009年03期

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本文編號(hào)：1277635