本文關(guān)鍵詞：石墨烯光電子有源器件的研究

  更多相關(guān)文章： 光通信系統(tǒng) 光電器件 石墨烯 調(diào)制器 偏振器

【摘要】：光通信技術(shù)在過去的幾十年發(fā)展非常迅速,在我們的生活中的作用越來越重要。其中,光通信系統(tǒng)中的各種光電元件的性能對(duì)未來光通信系統(tǒng)的發(fā)展有很重要的意義。不過,目前很多光電元器件的性能存在一些缺陷,如尺寸過大,帶寬窄,速度慢等都制約著光通信系統(tǒng)的發(fā)展。針對(duì)這些問題,本文將二維納米材料石墨烯和傳統(tǒng)的光電器件結(jié)合,利用石墨烯優(yōu)越的光電性能,探索了高性能光電器件。 本文首先對(duì)石墨烯的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析和研究,接著提出了石墨烯硅基波導(dǎo)的新結(jié)構(gòu),并將其和傳統(tǒng)的光電器件結(jié)合,設(shè)計(jì)了幾種新型的石墨烯光電器件,包括Mach-Zehnder石墨烯調(diào)制器,石墨烯微環(huán)諧振調(diào)制器,石墨烯TE/TM偏振器。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新和貢獻(xiàn)在于。 (1)提出嵌入式的石墨烯硅波導(dǎo)結(jié)構(gòu),并用數(shù)值方法和理論方法分別對(duì)其性能進(jìn)行計(jì)算。首次發(fā)現(xiàn)石墨烯硅波導(dǎo)的有效折射率的實(shí)部變化幅度超過0.01。將石墨烯波導(dǎo)和傳統(tǒng)Mach-Zehnder調(diào)制器相結(jié)合,大大縮小了Mach-Zehnder調(diào)制器的尺寸,解決了傳統(tǒng)器件尺寸過大的問題。 (2)在理論上詳細(xì)分析了微環(huán)諧振調(diào)制器的特性。將石墨烯和傳統(tǒng)微環(huán)諧振器相結(jié)合,提高了微環(huán)諧振調(diào)制器的工作帶寬,并使得新型石墨烯微環(huán)諧振調(diào)制器的抗溫漂范圍達(dá)到27K。 (3)針對(duì)傳統(tǒng)的光偏振器的只能在單一偏振態(tài)下進(jìn)行工作這一缺陷,提出了石墨烯環(huán)形波導(dǎo)結(jié)構(gòu),利用石墨烯的電可調(diào)性,首次將TE偏振器和TM偏振器用一個(gè)分立元件實(shí)現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：光通信系統(tǒng) 光電器件 石墨烯 調(diào)制器 偏振器
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 二維納米材料石墨烯10-12
• 1.2.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)歷史10-11
• 1.2.2 石墨烯的電光性質(zhì)11-12
• 1.2.3 石墨烯制備技術(shù)簡單介紹12
• 1.3 石墨烯器件的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3.1 石墨烯調(diào)制器12-14
• 1.3.2 石墨烯探測器14-16
• 1.3.3 石墨烯偏振器16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排17-19
• 2 基于石墨烯的Mach-Zehnder調(diào)制器的研究19-49
• 2.1 石墨烯電學(xué)參數(shù)的仿真與分析19-24
• 2.2 光電調(diào)制器的理論基礎(chǔ)24-30
• 2.2.1 光電調(diào)制的原理24-28
• 2.2.2 光學(xué)調(diào)制器的性能指標(biāo)28-30
• 2.3 基于石墨烯的Mach-Zehnder調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)30-48
• 2.3.1 石墨烯波導(dǎo)的設(shè)計(jì)和性質(zhì)30-39
• 2.3.2 墨烯調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)及其性能39-42
• 2.3.3 多層石墨烯MZI調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)42-48
• 2.4 小結(jié)48-49
• 3 基于石墨烯的微環(huán)諧振調(diào)制器的研究49-63
• 3.1 微環(huán)諧振器的理論基礎(chǔ)49-55
• 3.1.1 微環(huán)諧振器的傳輸矩陣49-51
• 3.1.2 微環(huán)諧振器的主要參數(shù)51-54
• 3.1.3 直通系數(shù)和耦合系數(shù)的計(jì)算54-55
• 3.2 傳統(tǒng)微環(huán)諧振調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)55-57
• 3.3 基于石墨烯的微環(huán)諧振調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)57-62
• 3.4 小結(jié)62-63
• 4 基于石墨烯波導(dǎo)的TE/TM偏振器的研究63-77
• 4.1 偏振器的基本介紹63
• 4.2 單一模式偏振器的種類63-68
• 4.2.1 基于絕緣硅片(SOI)結(jié)構(gòu)的偏振器63-66
• 4.2.2 基于表面等離激元偏振器的實(shí)現(xiàn)66-68
• 4.3 基于石墨烯的可調(diào)TM/TE模式的偏振器68-76
• 4.3.1 TE/TM偏振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)69-72
• 4.3.2 TE/TM石墨烯偏振器的實(shí)現(xiàn)72-76
• 4.4 小結(jié)76-77
• 5 總結(jié)與展望77-79
• 5.1 總結(jié)77
• 5.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 個(gè)人簡歷83-85
• 研究生期間所發(fā)表的論文85

【共引文獻(xiàn)】

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