- 1、本文档共53页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
摘要
摘要
硅基电光调制器是集成光学中的关键器件之一。研制出高速、小尺寸的硅基
电光调制器一直是科研人员不断追求的目标。石墨烯因为其独特的光学和电学性
质,为实现高速、小尺寸的硅基电光调制器提供了可能。本文根据石墨烯费米能
级可调谐和表面等离子共振增强的原理,设计了两种硅基石墨烯调制器,并理论
上分析和优化了两种调制器的相关性能。
本论文首先对石墨烯电学和光学的相关性质进行了介绍,包括其电导率、折
射率、介电常数和化学势能的关系以及石墨烯费米能级调谐特性。随后,本文从
表面等离子激元和局域表面等离子共振两方面详细介绍了表面等离子共振增强
原理。还介绍了基于表面等离子激元的各类波导结构的相关性质和优缺点,包括
MIM 型波导、IMI 型波导、混合表面等离子波导和介质负载表面等离子波导等。
接着,设计并优化了一种基于表面等离子激元波导的四层石墨烯调制器。通过将
结构为金属/介质/硅/介质/金属(MISiIM )的表面等离子激元波导与石墨烯相结
合,使该调制器在调制深度和插入损耗之间取得了较好的平衡。同时分析了该器
件结构参数和介质材料折射率对器件调制深度、插入损耗、调制速度以及能耗的
影响,最后优化得到该器件的调制深度和传输损耗分别为0.524 dB/μm 和0.048
dB/μm,品质因子达10.9,调制速度和能耗分别为150GHz 和0.607 pJ/bit 。最后,
基于局域表面等离子共振的原理,使用金属圆盘链加载到硅波导上的混合波导结
构,设计了一种双层石墨烯调制器。通过将该混合波导与石墨烯相结合,将调制
器的长度降低到 1μm 以下。同时,研究了圆盘的大小和间距对器件传输特性曲
线的影响。结果表明该调制器在740nm 的器件长度下消光比可达5.5dB,器件的
插损为1.9dB,调制速度和能耗分别为211GHz 和4.47fJ/bit 。
关键词:石墨烯,硅基,表面等离子共振增强,电光效应,调制器
I
Abstract
Abstract
In optoelectronic integrated circuits, one of the most critical devices is the
electro-optic (EO) modulator. The shortage of high-speed and small-footprint EO
modulator remains a critical challenge until recent researches on graphene, which has
unique optical and electrical properties. In this paper, according to the principles of
graphene’s Fermi level tunability and surface plasmon resonance, we design two
graphene modulators based on silicon. And the performances of the two modulators
are analyzed and optimized theoretically.
First, the electrical and optical properties of graphene are introduced, including
graphene’s conductivity, refractive index, dielectric constant, chemical potential and
the principle of graphene’s Fermi level tunability. Then, the theory of surface plasmon
resonance (SPR) is introduced in det
您可能关注的文档
- 服务机器人抓取约束的示范学习与任务推理.pdf
- 服务集成框架的负载均衡研究.pdf
- 概率图模型的学习算法研究.pdf
- 高比例光伏接入的配电网电压优化调控方法研究.pdf
- 高掺城市污泥烧结制备绿色保温节能墙材研究.pdf
- 高精度ΣΔ调制器的研究与设计.pdf
- 高精度低功耗唤醒时钟的设计与实现.pdf
- 高精度低功耗温度传感器设计.pdf
- 高精度噪声整形SAR ADC设计.pdf
- 高能微波法制备非金属元素掺杂氮化碳及其光催化和场发射性能研究.pdf
- 专卖店促销员销售与成交技巧培训课件(34P).pptx
- 红色商务风新员工入职销售技巧知识培训课件(34P).pptx
- 专卖店商场销售员销售与成交技巧培训课件(34P).pptx
- 小区物业保安法律知识培训课件(28P).pptx
- 专卖店销售员轻松成交技巧培训(34P).pptx
- 轻松成交客户新员工入职通用销售技巧知识培训(34P).pptx
- 2024年初级《银行业法律法规与综合能力》考前必刷必练题库500题(含真题、必会题).docx
- 2024年“新安法知多少”知识竞赛题库及答案(最新版).docx
- 2024年30秒毕业生面试工作自我介绍.docx
- 2024年《医务人员礼仪培训》心得体会.docx
文档评论(0)