Nonlinear optical devices based on graphene atop waveguides
Tipo
Tese
Data de publicação
2022-02-09
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Giraldo, Daniel Felipe Londoño
Orientador
Souza, Eunezio Antonio de
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Saito, Lúcia Akemi Miyazato
Sun, Zhipei
Wiederhecker, Gustavo Silva
Figueroa, Hugo Enrique Hernandez
Sun, Zhipei
Wiederhecker, Gustavo Silva
Figueroa, Hugo Enrique Hernandez
Programa
Engenharia Elétrica e Computação
Resumo
Nesta tese, apresentamos a modelagem e desenho de dispositivos ópticos não lin eares usando guias de onda com grafeno. Para simular adequadamente esses dis positivos, desenvolvemos um modelo altamente detalhado e computacionalmente eficiente para descrever a dinâmica da condutividade transitória do grafeno. Além disso, propomos novas equações de propagação para este tipo de guia de ondas, incluindo novos efeitos de propagação decorrentes da condutividade não linear do grafeno. Os dispositivos que consideramos neste trabalho foram o grafeno sobre fibra-D para a geração de pulsos ópticos ultracurtos em lasers de fibra e amplificadores ópticos integrados. O desenho de guia de onda otimizado é fundamental para explorar melhor as propriedades notáveis do grafeno. O grafeno sobre fibra-D é amplamente usados para desenvolver lasers de fibra de femtossegundos, e nosso trabalho oferece um avanço significativo na compreensão teórica do funciona mento desses dispositivos, que pode ser aplicado ao desenvolvimento de lasers com melhor desempenho. Por outro lado, guias de ondas integrados de nitreto de silício com grafeno podem ser uma plataforma promissora para amplificação óptica e chaveamento totalmente óptico. Nossos resultados prevêem que um guia de onda otimizado com comprimento moderado pode fornecer ganho óptico maior que 10 dB e profundidade de modulação maior que 40 dB.
Descrição
Palavras-chave
grafeno , materiais bidimensionais , guias de ondas ópticas , fotônica integrada , óptica não linear , absorção saturável , lasers de fibra , amplificadores ópticos