石墨烯電吸收調制器的基礎研究.pdf

1、電光調制器是光纖通信系統(tǒng)非常關鍵的器件，它性能的好壞將直接影響網(wǎng)絡傳輸?shù)男阅堋ｋS著光纖通信技術的不斷發(fā)展，電光調制器不斷向著小體積、寬帶寬、低損耗方向發(fā)展。而傳統(tǒng)調制器都有著器件體積大、不容易集成、調制電壓高、制備成本高等缺點。石墨烯由于其優(yōu)異的電學、光學特性，例如零帶隙結構、超高的載流子遷移率、高透光性等特點而備受關注。因此，近年來基于石墨烯材料的電光調制器得到了廣泛研究。
　　本論文首先闡述了傳統(tǒng)調制器，例如LiNbO3調制器

2、、Si基光調制器以及有機聚合物光調制器的優(yōu)缺點；介紹了石墨烯的能帶結構、獨特的光學和電學特性。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制器就具有了體積小、調制器速度快、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制器的工作原理，分析了石墨烯的化學式隨外加驅動電壓的變化情況以及石墨烯的電導率、介電常數(shù)、折射率等參數(shù)隨化學式的變化情況。接著對不同結構的波導進行了仿真分析，掌握了石墨

3、烯在波導中的位置、石墨烯的層數(shù)、隔離介質的材料和厚度對波導折射率的影響，也就是對調制器光吸收能力的影響。其中，將石墨烯水平置于波導下方，調整脊波導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，基于這種波導結構的調制器的性能是最優(yōu)的。
　　最后，本論文基于以上各因素對調制器光吸收能力的影響，在上述最優(yōu)化波導結構的基礎上繼續(xù)改進，設計了一種四層石墨烯電吸收調制器。其中兩層石墨烯置于波導下方，另外兩