光調制器是指將其它形式的信號轉為光信號的器件,例如電光調制器,熱光調制器,聲光調制器,它們是集成光電子器件的重要組成部分。高速光調制技術是未來光通信系統以及光電子集成系統中的核心技術,在光計算和芯片光互連中應用前景巨大。因為石墨烯具有載流子遷移速率高、吸收光譜寬、CMOS工藝兼容等優點,所以近年來,以石墨烯為代表的二維材料被廣泛應用于光電子器件領域。然而現有石墨烯光調制器仍有很多不足,例如石墨烯調制是偏振敏感的,偏振敏感是石墨烯調制器從實驗品轉為商業化產品的關鍵難題之一,只有解決了石墨烯調制器的偏振敏感問題,才能保證器件在任何偏振光狀態下都能穩定工作。本文以硅為波導材料分析了不同結構的石墨烯調制器性能,包括:微環諧振結構調制器、馬赫-曾德干涉結構調制器以及直波導光吸收型調制器。并著重分析了基于矩形波導和光纖的石墨烯調制器偏振敏感特性,提出了可行的偏振無關調制器結構,并通過軟件仿真和實驗驗證,證明了結構的可行性。本文的主要研究內容如下:1.仿真幾種常見的石墨烯調制器結構,分析調制器的調制性能,包括工作光譜范圍、3dB帶寬、插入損耗等,并比較了各種類型調制器之間的性能差異。2.闡述波導模式...

【文章頁數】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1(a)調制器結構圖；(b)覆蓋石墨烯的波導的TM0模場分布情況；(c)石墨烯費米能級隨偏壓的變化情況

圖1-1(a)調制器結構圖；(b)覆蓋石墨烯的波導的TM0模場分布情況；(c)石墨烯費米能級隨偏壓的變化情況2011年Liu等人首次報道了基于硅波導的石墨烯吸收型調制器[10]，圖1-1(a)顯示了該器件的結構，把CVD生長的石墨烯片轉移到絕緣襯底的硅....

圖1-2雙層石墨烯調制器結構圖

第一章緒論調制器[12]。通過精確的設計雙層石墨烯波導結構，文章[13]實現了3.3dB插入損耗以及16dB調制深度。除了波導表層的雙層石墨烯結構以外，雙層石墨烯也可以放在波導中心，由于單層石墨烯吸收調制器對光的吸收效果弱，會導致器件結構很長，施加的偏置電壓大。結構過....

圖1-3(a)微環調制器結構示意圖；(b)微環調制器的光學顯微成像圖；(c)3dB調制帶寬與傳統的硅基電光調制器相比，石墨烯調制器擁有諸多優點，如工作光譜范圍寬、3dB帶寬大、調制深度大、器件尺寸小等

圖1-3(a)微環調制器結構示意圖；(b)微環調制器的光學顯微成像圖；(c)3dB調制帶寬與傳統的硅基電光調制器相比，石墨烯調制器擁有諸多優點，如工作光譜寬、3dB帶寬大、調制深度大、器件尺寸小等。石墨烯基于不同的波導材料硅波導、硫系玻璃波導等，可以設計不同工作波段....

圖1-4(a)TE0與TM0的有效折射率實部隨石墨烯化勢的變化情況；(b)TE0與TM0的有效折射率虛部隨石墨烯化勢的變化情況；(c)石墨烯與三氧化二鋁形成的二維超材料結構示意圖

//01giwd(1-1)其中g表示電導率，ω為角頻率，Δd表示石墨烯厚度。為了使嵌入在硅波導中的石墨烯能夠很好的調制TM模式，PengX等人[20]采用多層堆積方式形成二維超晶格，增強了石墨烯對TM模的作用效果。其結構如圖1-4(c)所示....

本文編號：4003119