طراحی و شبیه سازی مدولاتور الکترواپتیکی مبتنی بر کاواک رزونانسی در ساختار بلور فوتونی

در این مقاله مدولاتور الکترواپتیکی مبتنی بر سیلیکون- گرافن ارایه شده است. گرافن به عنوان ماده ای نوظهور در ادوات نیمه هادی و نوری مورد توجه محققین قرار گرفته است. کاواک رزونانسی با استفاده از کریستال های فوتونیکی ایجاد شده و با موجبر اصلی که نور در آن هدایت می شود، تبادل انرژی می نماید. با استفاده از خاصیت تغییر تراز فرمی گرافن با استفاده از اعمال ولتاژ به آن، ضریب شکست گرافن و در نهایت ضریب شکست موثر مد منتشر شونده تغییر می کند. تغییر در ضریب شکست موثر باعث تغییر طول موج مد تزویج شده به کاواک رزونانسی می گردد. در نتیجه عمل مدولاسیون صورت می گیرد.لایه ی اکسید بین صفحه ی گرافن و موجبر اصلی نقش بسزایی در بهبود پارامترهای مدولاسیون ایفا می کند. در این پایان نامه به بررسی تاثیر تغییر جنس لایه ی اکسید از Al2O3 به SiO2 پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی ها حاکی از آن است که استفاده از SiO2 باعث بهبود پارامترهای ساختار می گردد. افزایش FSR تا حدود 131 نانومتر، افزایش سرعت مدولاسیون تا 160 گیگاهرتز، کاهش تلفات موجبر اصلی، سازگاری با تکنولوژی ساخت متداول سیلیکون و در نتیجه کاهش هزینه های ساخت از جمله مزایای استفاده از SiO2 به جای Al2O3 می باشند. همچنین افزایش شیفت طول موج رزونانس با تغییر ولتاژ اعمالی به لایه ی گرافن و افزایش عمق مدولاسیون از دیگر مزایای ساختار مورد تحقیق می باشد.

Keywords:

گرافن , کریستال فوتونیک , محدوده طیفی آزاد , تراز فرمی