隨著集成電路集成度的提升,工藝制程逐漸接近物理極限。為了解決隨之而來的電互連功耗、延時、帶寬等問題,光互連應(yīng)運(yùn)而生。光邏輯器件作為光互連的關(guān)鍵器件之一,而如何實(shí)現(xiàn)高速、高消光比、低能耗、可集成的光邏輯器件成為了關(guān)鍵問題。本文圍繞著石墨烯-硅混合波導(dǎo),并結(jié)合2×2 Mach-Zehnder干涉結(jié)構(gòu)和多模干涉耦合器,研究三種具有不同邏輯功能基于石墨烯-硅混合波導(dǎo)Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)的電光邏輯器件。其主要研究內(nèi)容如下:1、基于石墨烯-硅混合波導(dǎo)Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)的電光半加器設(shè)計(jì):提出石墨烯-二氧化鉿-石墨烯-硅波導(dǎo)結(jié)構(gòu),通過改變石墨烯的化學(xué)勢,實(shí)現(xiàn)基于石墨烯-二氧化鉿-石墨烯-硅波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的MachZehnder光開關(guān)的高速切換,并利用基于石墨烯-二氧化鉿-石墨烯-硅波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的Mach-Zehnder光開關(guān)相級聯(lián),實(shí)現(xiàn)半加器的邏輯功能。所設(shè)計(jì)的光開關(guān)在波長1520nm至1600nm范圍內(nèi),光開關(guān)的串?dāng)_小于-21.57d B,插入損耗小于0.109d B。而所設(shè)計(jì)電光半加器的最差消光比為41.05d B。2、基于石墨烯-硅混合波導(dǎo)Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)的電光三人表決器設(shè)計(jì)... 

【文章來源】：寧波大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
引言
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 內(nèi)容安排
2 基于石墨烯-硅混合波導(dǎo)Mach-Zehnder光開關(guān)的理論基礎(chǔ)
    2.1 光學(xué)結(jié)構(gòu)
        2.1.1 2 ×2 多模干涉耦合器的基本原理
        2.1.2 2 ×2 馬赫-曾德爾光開關(guān)的基本原理
    2.2 石墨烯的理論模型分析
        2.2.1 石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)
        2.2.2 石墨烯的光電特性
    2.3 石墨烯-硅混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)分析
        2.3.1 石墨烯層數(shù)對石墨烯-硅混合波導(dǎo)等效折射率的影響
        2.3.2 介質(zhì)層對石墨烯-硅混合波導(dǎo)等效折射率的影響
    2.4 本章小結(jié)
3 基于石墨烯-硅混合波導(dǎo)Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)的電光半加器設(shè)計(jì)
    3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.2 工作原理
    3.3 仿真結(jié)果與分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于石墨烯-硅混合波導(dǎo)Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)的電光三人表決器設(shè)計(jì)
    4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 工作原理
    4.3 仿真結(jié)果與分析
    4.4 本章小結(jié)
5 基于石墨烯-硅混合波導(dǎo)Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)的電光Toffoli門設(shè)計(jì)
    5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.2 工作原理
    5.3 仿真結(jié)果與分析
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝
Abstract of Thesis
論文摘要


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種新型超低片內(nèi)反射的光子晶體MMI光功分器[J]. 于兵,張龍華,陳曉曄,楊斐,孫小菡,葛俊祥.  光電子技術(shù). 2015(03)
[2]基于MZI結(jié)構(gòu)和級聯(lián)SOA的寬相位容限全光異或門[J]. 徐敬亞,呂東,李夢雪,張雅麗.  光電子·激光. 2015(02)
[3]基于Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)微環(huán)諧振腔全光邏輯門的研究[J]. 高磊,王濤.  激光技術(shù). 2014(05)



本文編號：3645140