基于石墨烯的D型双芯全光纤光调制器的研究

发布时间：2025-02-10 19:08

　　光调制器是现代光通信链路中的关键器件,随着信息社会对传输速率要求的提高,光调制器向大带宽、高消光比、低插入损耗的方向发展。近年来,石墨烯因其独特的能带结构、优异的电学和光学特性成为研究热点,基于石墨烯的光调制器具有调制速率快、调制带宽大、易集成等优势。此外,全光纤光调制器与光通信系统有良好的兼容性,而D型双芯光纤使调制材料与倏逝场充分作用,有利于提高调制效率和消光比。本文将石墨烯与D型双芯光纤结合,提出一种基于石墨烯的D型双芯全光纤光调制器结构,实现石墨烯吸收调制和两芯耦合调制双重调制效果。本文基于此结构展开研究,逐步对结构参数进行优化,并分析调制器的调制特性。主要研究工作如下:(1)阐述了基于石墨烯的光调制器的研究背景及现状;分析了石墨烯的能带结构、光学和电学特性及双芯光纤传输理论;基于Kubo公式理论推导了石墨烯电导率、介电常数、折射率与化学势的关系;详细介绍了石墨烯和D型双芯光纤的制备工艺。(2)研究了基于石墨烯的D型双芯全光纤光调制器的调制原理并建立理论模型。基于该模型仿真分析了调制器传输模式、两芯半径、两芯间距、石墨烯层数、过渡层材料等结构参数对调制性能的影响。研究表明在TE模...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１调制方式的分类??

１．２基于石墨烯的光调制器研究现状??１．２．１光调制器概述??如图１－１所示，光调制器从调制方式上可分为直接调制和间接调制，直接调制??是将调制电信号直接注入光源，因此可以实现调幅、调频，但难以实现调相。间??接调制克服了直接调制的局限，将光信号的产生与调制分开，根据工作原理的....

图１－２基于石墨烯的波导调制器ａ）单层石墨烯结构［１８４）双层石墨烯结构［１９］??

基于石墨烯的调制器按照调制器结构可分为波导型调制器、马赫曾德尔调制??器和环形谐振腔调制器，不同结构的调制器在性能指标上有各自的优势。波导型??调制器可分为条形硅基波导型和光纤波导型调制器。如图１－２?ａ）所示，２０１１年世界??上第一个条形硅基石墨烯光调制器由美国加州大学伯利克....

图１－４基于石墨烯的环形谐振腔调制器［２２］??

基于石墨烯的Ｍ－Ｚ电光调制器主要利用石墨烯线性电光效应改变材料的折射??率，在Ｍ－Ｚ的一个干涉臂涂覆石墨烯，外电场的作用下两臂输出光束相干相消，??实现光通或光断的效果。如图１－３所示，２０１２年Ｇｒｉｇｉｒｅｎｋｏ等提出了第一个基于??石墨烯的Ｍ－Ｚ结构的光调制器，以硅基层与石....

图１－３基于石墨烯的Ｍ－Ｚ光调制器［２１】??

基于石墨烯的Ｍ－Ｚ电光调制器主要利用石墨烯线性电光效应改变材料的折射??率，在Ｍ－Ｚ的一个干涉臂涂覆石墨烯，外电场的作用下两臂输出光束相干相消，??实现光通或光断的效果。如图１－３所示，２０１２年Ｇｒｉｇｉｒｅｎｋｏ等提出了第一个基于??石墨烯的Ｍ－Ｚ结构的光调制器，以硅基层与石....

本文编号：4032937