Modulador Eletro-óptico multinível baseado em Grafeno para aplicações DWDM

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dc.contributor.advisorSouza, Eunézio Antônio de
dc.contributor.authorCarvalho, Maurício Moderno de
dc.date.accessioned2022-05-20T17:46:42Z
dc.date.available2022-05-20T17:46:42Z
dc.date.issued2021-09-30
dc.description.abstractA 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.pt_BR
dc.description.sponsorshipMackPesquisa - Fundo Mackenzie de Pesquisapt_BR
dc.identifier.urihttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/29265
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.language.isoenpt_BR
dc.publisherUniversidade Presbiteriana Mackenzie
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectmodulador eletro ópticopt_BR
dc.subjectóptica integradapt_BR
dc.subjectinterconexão ópticapt_BR
dc.subjecttransmissor ópticopt_BR
dc.subjectfotônica do silíciopt_BR
dc.subjectmodulação multinívelpt_BR
dc.titleModulador Eletro-óptico multinível baseado em Grafeno para aplicações DWDMpt_BR
dc.typeTesept_BR
local.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9756214150140645pt_BR
local.contributor.advisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0002-3867-7186pt_BR
local.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2256727812302399pt_BR
local.contributor.authorOrcidhttps://orcid.org/0000-0001-8968-1145pt_BR
local.contributor.board1Akamine, Cristiano
local.contributor.board1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0394598624993168pt_BR
local.contributor.board1Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-3161-4668pt_BR
local.contributor.board2Oliveira, Júlio César Rodrigues Fernandes de
local.contributor.board2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2897081533264352pt_BR
local.contributor.coadvisorSaito, Lúcia Akemi Miyazato
local.contributor.coadvisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0915583034741895pt_BR
local.contributor.coadvisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0001-7157-1191pt_BR
local.description.abstractenThe next generation of optical transport networks requires a small footprint, high channel capacity, low cost, and voltage compatible with the technology Complementary Metal–Oxide– Semiconductor (CMOS), a voltage around 1 Vpp. In this thesis, we demonstrated, from a analytical and simulation perspective (based on the finite element method whose simulation tool was COMSOL Multiphysics and by numerical analyses using MATLAB) a novel multilevel optical modulator architecture (PAM-4) based on graphene, whose design and materials enable the direct applications in the CMOS devices, which responding to technological demands of high scale integration. The modulator is composed of four graphenebased capacitor-like parallel plate capacitors integrated on a silicon waveguide consisting of a digital-analog converter in the optical domain for the generation of symmetric multilevel PAM4 coding transmission with a very compact layout (21 µm2 ). The simulations shown ultra-high transmission capacity (136 Gbps) enabled by the silicon waveguide optimization and the technics to reduce the capacitances and an innovative technique based on the graphene's inductor to improve the frequency response and reduced on-chip area (width x length equal 19 µm x 5 µm). Here we demonstrate how the design overcomes the trade-off between the low switching voltage 1.4 V (CMOS-compatible drive voltage) while supporting very high bandwidths over the entire DWDM C-Band in the same device.pt_BR
local.description.sponsorshipOtherMackpesquisapt_BR
local.keywordselectro-optic modulatorspt_BR
local.keywordsintegrated opticspt_BR
local.keywordsoptical interconnectionspt_BR
local.keywordsoptical transmitterspt_BR
local.keywordssilicon photonicspt_BR
local.keywordsmultilevel optical modulationpt_BR
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)pt_BR
local.publisher.initialsUPM
local.publisher.programEngenharia Elétrica e Computaçãopt_BR
local.subject.cnpqengenharias de telecomunicaçõespt_BR
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