Modulador Eletro-óptico multinível baseado em Grafeno para aplicações DWDM
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Tipo
Tese
Data de publicação
2021-09-30
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Carvalho, Maurício Moderno de
Orientador
Souza, Eunézio Antônio de
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Akamine, Cristiano
Oliveira, Júlio César Rodrigues Fernandes de
Oliveira, Júlio César Rodrigues Fernandes de
Programa
Engenharia Elétrica e Computação
Resumo
A próxima geração de redes de transporte óptico requer sistemas compactos, alta
capacidade de canal, baixo custo e operação com tensões compatíveis à tecnologia
Complementary Metal–Oxide–Semiconductor (CMOS), ou seja, aproximadamente 1V. Nessa
tese, demonstramos de uma perspectiva de cálculos e simulações (baseadas no método dos
elementos finitos cuja ferramenta de simulação foi o COMSOL Multiphysics e por análises
numéricas usando o MATLAB) uma nova arquitetura de modulador óptico multinível (PAM4) baseado em grafeno, cujo design e materiais permitem aplicações diretas em componentes
baseados em CMOS que é a tecnologia que tem respondido às demandas de alta escala de
integração. O modulador é composto por quatro segmentos de grafeno numa configuração de
capacitor de placas paralelas integrados em um guia de onda de silício, formando um conversor
digital-analógico no domínio óptico para a geração da codificação PAM-4 multinível, simétrico
e com um layout muito compacto (21 µm2
). As simulações mostraram uma capacidade de
transmissão ultra-alta (136 Gbps) obtida pela otimização de um guia de onda de silício, técnicas
para redução das capacitâncias e uma proposta inovadora baseada em indutor de grafeno para
melhorar a resposta em frequência, onde esse indutor ocupa uma reduzida área no dispositivo
(largura x comprimento de 19 µm x 5 µm). Aqui demonstramos via simulações, também como
obtivemos uma baixa tensão de comutação 1,4 Vpp (tensão pico a pico compatível com CMOS)
e altas taxas de transmissão sobre toda a Banda C DWDM (Dense Wavelength Division
Multiplexing) em um mesmo dispositivo.
Descrição
Palavras-chave
modulador eletro óptico , óptica integrada , interconexão óptica , transmissor óptico , fotônica do silício , modulação multinível