基于石墨烯的電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其特性研究.pdf

1、電光調(diào)制器是光纖通信系統(tǒng)中一個十分重要的器件,由于石墨烯材料具有非常優(yōu)異的電光特性,因此基于石墨烯材料的電光調(diào)制器相比較于傳統(tǒng)的調(diào)制器具有很多獨特的優(yōu)勢?；谑┑碾姽庹{(diào)制器在近年來得到了了大家的廣泛研究,并且在高帶寬、大容量、高速調(diào)制等方面取得了很多重大的進(jìn)展。
　　本論文主要對基于石墨烯的Mach-Zehnder干涉型調(diào)制器進(jìn)行研究。我們分析了其調(diào)制機(jī)理,并引入了其相關(guān)的特性參數(shù)。分析了電光調(diào)制的基本理論以及Mach-Zeh

2、nder干涉的相關(guān)機(jī)理;討論了石墨烯材料的電光學(xué)特性及其對光波導(dǎo)調(diào)制性能的影響;理論推導(dǎo)了FD-BPM法并通過FD-BPM法來研究調(diào)制器的相關(guān)特性。
　　從光波導(dǎo)的相關(guān)理論著手,我們在理論上分析了脊波導(dǎo)的模式。并且通過Comsol軟件對含石墨烯的脊型波導(dǎo)進(jìn)行了模式分析。通過對模式分布的討論來優(yōu)化脊型波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)參數(shù),使得石墨烯能夠接近于場強(qiáng)最大處,盡量使其與光的相互作用達(dá)到最強(qiáng)。在仿真方面,分別設(shè)計了含石墨烯層結(jié)構(gòu)的脊型光波導(dǎo)以及基

3、于該光波導(dǎo)的Mach-Zehnder干涉型調(diào)制器。我們通過對光波導(dǎo)有效折射率等參量的分析,得到了光波導(dǎo)各尺寸參數(shù)對有效折射率的影響。通過對有效折射率以及模式損耗等因素的綜合考慮,優(yōu)化了脊波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　接著,通過對M-Z調(diào)制器Y分支彎曲損耗的分析,選取了彎曲型的Y分支結(jié)構(gòu),并且優(yōu)化了 Y分支過渡區(qū)的長度以及分支角的大小。通過對兩臂耦合情況的分析優(yōu)化了調(diào)制器的兩臂間距。最后針對石墨烯材料的特性,設(shè)計了一種推挽式的M-Z干涉型調(diào)