基于D型光纖的石墨烯高速電光調(diào)制器的研究.pdf

1、隨著信息時(shí)代的迅速發(fā)展，人們對(duì)于通信帶寬和速度的要求越來(lái)越高。通信容量的增加對(duì)光通信系統(tǒng)中各器件的性能提出了更高的要求。光調(diào)制器是光通信系統(tǒng)中必不可少的器件之一，研究出大消光比，寬帶寬的新型電光調(diào)制器至關(guān)重要。石墨烯具有飽和吸收、超高的載流子遷移率以及超寬的光譜吸收范圍等卓越特性，采用石墨烯作為調(diào)制器的電光材料，有利于提高調(diào)制器的速率及調(diào)制深度。D型光纖因纖芯距離外界表面較近，光纖表面具有較強(qiáng)的倏逝場(chǎng)，在D型光纖表面涂覆電光材料時(shí)，電光

2、材料可與光進(jìn)行充分作用，從而大幅度提高調(diào)制器的調(diào)制效率。
　　與普通D型石墨烯電光調(diào)制器相比，級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電光調(diào)制器，參數(shù)靈活可調(diào)，本文結(jié)合D型光纖和石墨烯的優(yōu)勢(shì)，利用D型光纖的倏逝場(chǎng)特性，提出了一種基于級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的D型光纖的石墨烯高速電光調(diào)制器并研究基本特性。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)針對(duì)石墨烯特殊的電光特性，根據(jù)庫(kù)伯公式對(duì)石墨烯的電導(dǎo)率、介電常數(shù)、折射率進(jìn)行了公式推導(dǎo)，并分別對(duì)石墨烯的電導(dǎo)率、介電常數(shù)、折射率及外加電

3、壓與其化學(xué)勢(shì)的關(guān)系進(jìn)行了研究。
　　(2)對(duì)基于D型光纖的單層石墨烯電光調(diào)制器進(jìn)行了分析。首先，對(duì)調(diào)制器的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，研究表明選取剩余包層厚度為0.5μm，纖芯半徑為3μm，纖芯包層折射率差選擇為0.004時(shí)，調(diào)制器有較好的性能。其次，通過(guò)改變石墨烯的化學(xué)勢(shì)，對(duì)調(diào)制原理進(jìn)行了驗(yàn)證。最后，對(duì)調(diào)制器的調(diào)制性能進(jìn)行了分析，計(jì)算該單層石墨烯電光調(diào)制器的消光比為6.56dB，調(diào)制深度為0.033dB/μm。
　　(3)提出了一

4、種基于級(jí)聯(lián)D型光纖的石墨烯電光調(diào)制器，有效克服單層石墨烯電光調(diào)制器調(diào)制深度低的問(wèn)題。首先，對(duì)調(diào)制器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證，當(dāng)D型光纖表面涂覆雙層石墨烯時(shí)，器件消光比為18dB，調(diào)制深度為0.09dB/μm，3dB帶寬為18GHz。其次，分析了基于級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的D型光纖的石墨烯電光調(diào)制器性能，研究了兩段光纖中的石墨烯在不同化學(xué)勢(shì)下以及涂覆層數(shù)不同時(shí)，電光調(diào)制器的基本特性。得出當(dāng)最大調(diào)制深度為0.23dB/μm時(shí)，所需最大驅(qū)動(dòng)電壓分別為0.862V、