当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

石墨烯涂覆光纤电光调控特性及光纤器件的理论研究

发布时间:2018-11-11 17:54
【摘要】:随着光信息传输与处理速度的高速发展,光纤器件微型化、集成化和低能耗化是光纤通信技术的发展趋势。石墨烯具有超高的载流子迁移率,超快的弛豫过程,可调控的费米能级,还可以吸收很宽频率范围的入射光,非常适合于光纤器件的设计。本文提出了一种新颖的石墨烯-光纤复合结构,首次将石墨烯涂覆在空心光纤和光子晶体光纤的纤芯孔内表面上,利用有限元法对该结构的调制特性、滤波特性和偏振特性进行了分析。本文的主要内容如下:首先,结合通信技术的发展历史,介绍了本课题的研究目的和意义,而且在查阅大量国内外相关文献的基础上,对基于石墨烯的光纤器件的研究现状进行了综合评述,总结了石墨烯和光纤的主要结合方式。其次,从石墨烯的能带结构出发,分析了石墨烯的线性光吸收和电光调制特性,并且介绍了分析光纤传输特性的解析方法和数值方法,重点介绍了本文所采用的有限元法,进一步给出了仿真软件的模拟过程。再次,设计了基于石墨烯涂覆空心光纤的调制器模型,利用有限元法研究了光纤的模场分布和电致吸收特性,同时研究了空气孔半径、石墨烯层数和缓冲层对调制器性能参数的影响。最后,设计了三种基于石墨烯涂覆光子晶体光纤的器件模型:第一种将石墨烯涂覆在圆形纤芯孔内表面上构成电吸收型调制器,分析光纤损耗随化学势的变化规律,研究其调制特性;第二种将石墨烯涂覆在圆形纤芯孔内表面上构成带阻滤波器,分析光纤损耗随波长的变化规律,研究其滤波特性;第三种是将石墨烯涂覆在椭圆形纤芯孔内表面上构成偏振器,分析TE和TM模式的损耗随化学势的变化规律,研究其偏振特性。同时利用有限元法研究了光纤的结构参数和石墨烯的材料参数对光纤器件性能参数的影响。
[Abstract]:With the rapid development of optical information transmission and processing speed, the miniaturization, integration and low energy consumption of optical fiber devices are the development trend of optical fiber communication technology. Graphene has high carrier mobility, ultra-fast relaxation process, adjustable Fermi energy level, and can absorb incident light in a wide frequency range, which is very suitable for the design of optical fiber devices. In this paper, a novel graphene fiber composite structure is proposed. Graphene is coated on the inner surface of the core hole of hollow fiber and photonic crystal fiber for the first time. The modulation characteristics of the structure are obtained by finite element method. The characteristics of filtering and polarization are analyzed. The main contents of this paper are as follows: firstly, according to the history of communication technology, this paper introduces the purpose and significance of this research, and on the basis of consulting a large number of domestic and foreign related literature, The research status of graphene based fiber devices is reviewed, and the main combination modes between graphene and fiber are summarized. Secondly, based on the energy band structure of graphene, the linear optical absorption and electro-optic modulation characteristics of graphene are analyzed, and the analytical and numerical methods for analyzing the transmission characteristics of optical fiber are introduced, with emphasis on the finite element method used in this paper. Furthermore, the simulation process of the simulation software is given. Thirdly, the modulator model based on graphene coated hollow fiber is designed. The mode field distribution and electroabsorption characteristics of the fiber are studied by finite element method, and the air orifice radius is also studied. The effect of graphene layer number and buffer layer on the performance parameters of modulator. Finally, three kinds of device models based on graphene coated photonic crystal fiber are designed. First, the graphene is coated on the inner surface of circular core hole to form an electric absorption modulator, and the variation of fiber loss with chemical potential is analyzed. The modulation characteristics are studied. Secondly, graphene is coated on the inner surface of circular core hole to form a bandstop filter. The variation of fiber loss with wavelength is analyzed, and the filter characteristics are studied. The third is to coat graphene on the inner surface of the elliptical core hole to form a polarizer. The variation of the loss of TE and TM modes with the chemical potential is analyzed and the polarization characteristics of the polarizer are studied. At the same time, the influence of fiber structure parameters and graphene material parameters on the performance parameters of fiber devices was studied by finite element method.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN253

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;光纤器件[J];中国光学与应用光学文摘;2000年05期

2 ;光纤器件[J];中国光学与应用光学文摘;2001年06期

3 黄勇;熔融型光纤器件技术的现状及发展趋势[J];邮电商情;2002年20期

4 ;光纤器件[J];中国光学与应用光学文摘;2003年03期

5 廖艳林;刘晔;曹杰;张兴坊;毛庆和;;一种基于光纤器件的表面增强拉曼散射光谱检测系统[J];中国激光;2012年07期

6 ;光纤器件及应用[J];中国光学与应用光学文摘;1994年04期

7 ;光纤器件及应用[J];中国光学与应用光学文摘;1994年06期

8 ;光纤器件及应用[J];中国光学与应用光学文摘;1995年01期

9 ;光纤器件及应用[J];中国光学与应用光学文摘;1995年02期

10 ;光纤器件及应用[J];中国光学与应用光学文摘;1997年06期

相关会议论文 前3条

1 赵连城;;分子荧光探针和光量子光纤器件研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第1分册)[C];2010年

2 文峰;武保剑;李智;罗特;;非线性光纤器件的损耗性能测量[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

3 任春年;油海东;;基于光纤器件的大气光通信自适应光学子系统的实验研究[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年

相关重要报纸文章 前1条

1 张小明;光纤器件新品迭出[N];中国电子报;2000年

相关博士学位论文 前5条

1 付宏燕;基于光纤器件的微波信号产生、滤波技术及其应用[D];浙江大学;2010年

2 陈烨;基于耦合原理的微光纤器件研究[D];南京大学;2015年

3 帅词俊;熔锥型光纤器件的流变成形机理、规律与技术研究[D];中南大学;2006年

4 李宇航;基于倏逝场特性的微纳光纤器件研究[D];浙江大学;2008年

5 邱薇薇;功能聚合物光纤器件研究[D];中国科学技术大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 王圆圆;石墨烯涂覆光纤电光调控特性及光纤器件的理论研究[D];燕山大学;2016年

2 张铁军;面向光纤器件流变制造工艺的温控系统研究[D];中南大学;2006年

3 刘凌晖;基于聚合物材料涂敷的微纳光纤低损耗连接及器件组装方法研究[D];暨南大学;2015年

4 程立坤;光纤器件研抛新技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

5 薄夫森;极化光纤电光强度调制器件理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

6 王晓虹;基于几类光纤器件的双稳特性研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

7 赖雄鸣;新型电加热熔融拉锥机研制[D];中南大学;2008年

8 杨成林;电加热熔融拉锥机的设计与研究[D];中南大学;2006年

9 曾应新;侧边抛磨光纤器件的仿真分析[D];暨南大学;2006年

10 帅希士;电加热式熔融拉锥机的运动控制研究[D];中南大学;2006年



本文编号:2325672

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2325672.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户fcecf***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com