Modulador óptico de eletro-absorção a base de grafeno sobre fibra óptica do tipo PM
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Tipo
TCC
Data de publicação
2020-12-10
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Santos, Iris de Oliveira Corcino dos
Orientador
Saito, Lúcia Akemi Miyazato
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Programa
Resumo
Em circuitos ópticos de longa ou curta distância, moduladores ópticos são componentes muito importantes para a manipulação de propriedades da luz como intensidade, fase, polarização e potência. Aqui neste trabalho, ao incorporar grafeno e a fibra óptica mantenedora de polarização (PM) modelo PANDA como guia de onda, é proposto e demonstrado por software de elementos finitos, um modulador de eletro-absorção com duas camadas de grafeno depositado sobre a lateral polida da fibra, empregando três tipos de dielétricos na estrutura capacitiva: Si3N4, Al2O3 e h–BN. Com o Si3N4 foi obtido um dispositivo com profundidade de modulação, tensão de comutação e largura de banda equivalente a 2,72 dB/mm, 44,68 V e 1,32 GHz, respectivamente. O dispositivo com h-BN apresentou 2,18 dB/mm, 77,93 V e 2,30 GHz de resposta em frequência, enquanto o Al2O3 obteve 2,35 dB/mm, 93,08 V e 2,74 GHz. E ao depositar PMMA sobre o capacitor obteve-se ganho de 15% e 127 % em profundidade de modulação e largura de banda, respectivamente, e redução de 30% na tensão de acionamento do dispositivo.
In long or short distance optical circuits, optical modulators are very important components for manipulating light properties such as intensity, phase, polarization, and power. In this work, by incorporating graphene and PM fiber (PANDA type) as waveguide, it is proposed and simulated by finite element software, a double–layer graphene electro-absorption modulator deposited on the side-polished optical fiber, employing a capacitive structure by using three kinds of dielectrics: Si3N4, Al2O3, h–BN. With Si3N4, the modulation depth, voltage and bandwidth obtained by the device were 2.72 dB/mm, 44.68 V and 1.32 GHz. The h-BN based device has presented responses as 2.18 dB/mm, 77.93 V and 2.30 GHz while Al2O3 got 2.35 dB/mm, 93.08 V and 2.74 GHz. By depositing PMMA as a superstrate, the improvement was 15% and 127%, for modulation depth and bandwidth, respectively, and a 30% reduction in voltage requirement.
In long or short distance optical circuits, optical modulators are very important components for manipulating light properties such as intensity, phase, polarization, and power. In this work, by incorporating graphene and PM fiber (PANDA type) as waveguide, it is proposed and simulated by finite element software, a double–layer graphene electro-absorption modulator deposited on the side-polished optical fiber, employing a capacitive structure by using three kinds of dielectrics: Si3N4, Al2O3, h–BN. With Si3N4, the modulation depth, voltage and bandwidth obtained by the device were 2.72 dB/mm, 44.68 V and 1.32 GHz. The h-BN based device has presented responses as 2.18 dB/mm, 77.93 V and 2.30 GHz while Al2O3 got 2.35 dB/mm, 93.08 V and 2.74 GHz. By depositing PMMA as a superstrate, the improvement was 15% and 127%, for modulation depth and bandwidth, respectively, and a 30% reduction in voltage requirement.
Descrição
Palavras-chave
grafeno , modulador de eletro-absorção , fibra mantenedora de polarização (PMF) , graphene , electro-absorption modulator , polarization maintaining fiber (PMF)