石墨烯電吸收調(diào)制器的基礎(chǔ)研究.pdf

1、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。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

2、、Si基光調(diào)制器以及有機聚合物光調(diào)制器的優(yōu)缺點；介紹了石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)、獨特的光學(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。
　　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)進行了仿真分析，掌握了石墨

3、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，設(shè)計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