本文關(guān)鍵詞：基于石墨烯電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能研究

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【摘要】：石墨烯是一種由單層或者較少層數(shù)的碳原子通過Sp~2雜化得到的材料。它可以由例如機(jī)械透明膠帶法和化學(xué)剝離石墨法自上而下制備,也可以通過化學(xué)汽相淀積之類的方法自下而上的制備。這種二維材料所擁有的獨(dú)特物理和化學(xué)性質(zhì)吸引了來自各個方面研究人員的目光。石墨烯吸收對于白光的吸收效率可以達(dá)到2.3%,這也是一個獨(dú)特而有趣的屬性,特別是考慮到它的厚度只有一層單原子層之后。這是由于它的電子特性決定的,它的這些有趣的特性使它在高性能電子設(shè)備領(lǐng)域成為了一種前景廣闊的材料。本文首先闡述了關(guān)于石墨烯調(diào)制器的發(fā)展歷程,通過對前人的研究成果進(jìn)行分析,掌握了基于石墨烯調(diào)制器設(shè)計(jì)的基本原理。通過對Mach-Zenhder調(diào)制器的基本原理進(jìn)行分析,可知石墨烯波導(dǎo)由于獨(dú)特的能帶結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電學(xué)特性,使它具有很好的光透性和較大的有效折射率變化量,因此可以應(yīng)用于Mach-Zenhder調(diào)制器的構(gòu)建。然后本文通過結(jié)合以往國內(nèi)外關(guān)于波導(dǎo)材料的研究成果,為了進(jìn)一步提高石墨烯層的工作效率,設(shè)計(jì)出了一種對稱的石墨烯波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。通過對該對稱結(jié)構(gòu)石墨烯波導(dǎo)的有效折射率變化量以及吸收損耗等特性參數(shù)進(jìn)行分析和研究,進(jìn)一步優(yōu)化該石墨烯波導(dǎo)的結(jié)構(gòu),最終得到了一種三層石墨烯波導(dǎo)。最后本文具體分析了影響Mach-Zenhder調(diào)制器性能的影響參數(shù),如兩臂間距、Y分支角大小及過渡區(qū)長度等,通過計(jì)算和分析Mach-Zenhder調(diào)制器的消光比、調(diào)制帶寬及插入損耗等影響因素,對調(diào)制器的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的優(yōu)化,最終設(shè)計(jì)出了一種兩臂非對稱型的Mach-Zenhder調(diào)制器。本文主要通過Comsol軟件對波導(dǎo)的參數(shù)進(jìn)行了模擬,研究了基于石墨烯的光波導(dǎo)模型。通過對基于石墨烯光波導(dǎo)的Mach-Zehnder干涉型調(diào)制器進(jìn)行軟件仿真研究,設(shè)計(jì)出了這種新型的石墨烯調(diào)制器,優(yōu)化了它的結(jié)構(gòu),并最終計(jì)算出了它的性能參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：電光調(diào)制器 石墨烯 波導(dǎo) 有效折射率
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN761
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 石墨烯簡介11
• 1.3 石墨烯常見的制備方法11-13
• 1.4 基于石墨烯的調(diào)制器的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.5 本論文的研究項(xiàng)目和內(nèi)容17-19
• 第二章 石墨烯材料特性與電光調(diào)制器的基本原理19-32
• 2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 石墨烯的材料特性20-25
• 2.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)分析20-22
• 2.2.2 石墨烯的電學(xué)性質(zhì)22-23
• 2.2.3 石墨烯的光學(xué)性質(zhì)23-24
• 2.2.3.1 可飽和吸收性質(zhì)23-24
• 2.2.3.2 非線性光學(xué)性質(zhì)24
• 2.2.4 熱力學(xué)性質(zhì)24-25
• 2.3 電光調(diào)制器的基本原理25-30
• 2.3.1 電光調(diào)制器的偏置原理26-28
• 2.3.2 光路的相位差產(chǎn)生方式28
• 2.3.3 電光材料的種類28-30
• 2.4 Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)光學(xué)偏置30-31
• 2.4.1 Mach-Zehnder數(shù)值模擬算法的原理30
• 2.4.2 FD-BPM方程介紹30-31
• 2.5 COMSOL Multiphysics軟件簡介31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第三章 石墨烯波導(dǎo)理論與設(shè)計(jì)32-48
• 3.1 光波導(dǎo)基本結(jié)構(gòu)32-34
• 3.2 石墨烯性能參數(shù)的研究34-37
• 3.3 雙脊形波導(dǎo)設(shè)計(jì)37-43
• 3.3.1 光波導(dǎo)的基本結(jié)構(gòu)37-40
• 3.3.2 石墨烯光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化40-43
• 3.3.2.1 脊波導(dǎo)寬度對光波導(dǎo)的影響40-41
• 3.3.2.2 脊波導(dǎo)高度對光波導(dǎo)的影響41-43
• 3.4 基于石墨烯的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)43-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 基于石墨烯的Mach-Zehnder干涉型調(diào)制器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化48-60
• 4.1 Mach-Zehnder調(diào)制器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)48-51
• 4.1.1 Y分支的參數(shù)設(shè)計(jì)48-50
• 4.1.2 石墨烯波導(dǎo)兩臂間距50-51
• 4.2 路徑非對稱Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51-55
• 4.3 M-Z干涉型調(diào)制器調(diào)制參數(shù)55-57
• 4.4 折射率非對稱Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 本論文總結(jié)60-61
• 5.2 前景展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果67-68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 李艷娜;湯躍;韋麗萍;王永華;劉耀英;薛晨陽;;SOI環(huán)形光波導(dǎo)諧振腔雙層石墨烯調(diào)制器（英文）[J];強(qiáng)激光與粒子束;2015年02期

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：683166