基于石墨烯电光调制器的结构设计和性能研究

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1、’—■—＇ｍｕｍ４各觀＊著＾ＵＮＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＨＩＶＥＲＳ硕±学位化文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＇話方．■Ｉ■ｉＩ■Ｍ没《；论支题目基于石墨庸电光调制器的结构设计和性能妍究司Ｉ＇料顿ｔ３ｆｅ＾ＸｅＨ学号２０１３２１０５０２３４９作者姓名齐洋指导教师张晚霞教授■ｆＩ分类号密级注1UDC学位论文基于石墨烯电光调制器的结构设计和性能研究（题名和副题名）齐洋（作者姓名）指导教师张

2、晓霞教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业光学工程提交论文日期2016.4论文答辩日期2016.5学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席李和平评阅人陆荣国张旨遥注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。AResearchofStructureandPropertiesofElectro-OpticalModulatorBasedonGrapheneAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:Op

3、ticalEngineeringAuthor:YangQiSupervisor:XiaoxiaZhangSchool:SchoolofOpticalinformation独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。据我所知，除了文中特别加注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。＾＾作者签名：日期：如／年＾月）曰￣

4、＼ｒ论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可＾心采用影印、缩印或扫描等复制手段保存。、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：寺斗导师签名：曰期：７Ｗ作＾月Ｊ曰摘要摘要石墨烯是一种由单层或者较少层数的碳原子通过Sp2杂化得到的材料。它可以由例如机械透明胶带法和化学剥离石墨法自上而下制备，也可以通过化学汽相淀积之类的

5、方法自下而上的制备。这种二维材料所拥有的独特物理和化学性质吸引了来自各个方面研究人员的目光。石墨烯吸收对于白光的吸收效率可以达到2.3%，这也是一个独特而有趣的属性,特别是考虑到它的厚度只有一层单原子层之后。这是由于它的电子特性决定的，它的这些有趣的特性使它在高性能电子设备领域成为了一种前景广阔的材料。本文首先阐述了关于石墨烯调制器的发展历程，通过对前人的研究成果进行分析，掌握了基于石墨烯调制器设计的基本原理。通过对Mach-Zenhder调制器的基本原理进行分析，可知石墨烯波导由于独特的能带结构、光学和电学特性，使它具有很好的光透性和较大的有效折射率变化

6、量，因此可以应用于Mach-Zenhder调制器的构建。然后本文通过结合以往国内外关于波导材料的研究成果，为了进一步提高石墨烯层的工作效率，设计出了一种对称的石墨烯波导结构。通过对该对称结构石墨烯波导的有效折射率变化量以及吸收损耗等特性参数进行分析和研究，进一步优化该石墨烯波导的结构，最终得到了一种三层石墨烯波导。最后本文具体分析了影响Mach-Zenhder调制器性能的影响参数，如两臂间距、Y分支角大小及过渡区长度等，通过计算和分析Mach-Zenhder调制器的消光比、调制带宽及插入损耗等影响因素，对调制器的结构进一步的优化，最终设计出了一种两臂非对称

7、型的Mach-Zenhder调制器。本文主要通过Comsol软件对波导的参数进行了模拟，研究了基于石墨烯的光波导模型。通过对基于石墨烯光波导的Mach-Zehnder干涉型调制器进行软件仿真研究，设计出了这种新型的石墨烯调制器，优化了它的结构，并最终计算出了它的性能参数。关键词：电光调制器，石墨烯，波导，有效折射率IABSTRACTABSTRACTGrapheneisasingle-orfew-layeredsheetofSp2-bondedcarbonatoms.Itcanbeproducedbyeithertop-downmethodssuchasth

8、emechanicalscotchtapemethodandche