3um中红外偏振无关且与CMOS兼容的石墨烯调制器
投稿时间:2020-07-28  修订日期:2020-09-02  点此下载全文
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陆荣国 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室 lurongguo@uestc.edu.cn 
林瑞 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室 1245719284@qq.com 
沈黎明 电子科技大学光电科学与工程电子学院薄膜与集成器件国家重点实验室  
吕江泊 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室  
蔡松炜 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室  
王玉姣 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室  
陈进湛 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室  
杨忠华 重庆联合微电子中心  
周永 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室  
王小菊 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室  
刘永 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室  
基金项目:四川省国际科技合作项目(20GJHZ0266),国家重点研究发展计划(2018YFE0201901),国家自然科学基金((No. 61435010, 61307070, 61421002, 61704021, 61771099),重点大学基础研究(ZYGX2019J046)
中文摘要:中红外波段在光通信领域引起了广泛的关注。 然而,之前报道的用于基于中红外波段的大多数集成电光调制器都是偏振相关的。 在这里,我们提出了一种3um且与CMOS兼容的中红外波段的石墨烯调制器,该器件由模式转换结构和集成在硫系玻璃上的石墨烯结构组成,不仅满足了CMOS兼容性的要求,而且可以实现基膜的偏振独立调制。 仿真结果表明,我们的器件在2.95um至3.05um的中红外波段工作时,可以实现高于20dB的消光比,TE和TM模式的插入损耗均小于1.3dB,偏振相关损耗为 小于1.09dB。 通过计算,对于420um的设备长度,可以获得高达9.47GHz的3dB带宽。
中文关键词:偏振无关,模式转换,中红外,石墨烯。
 
3 mid-infrared polarization-independent and CMOS-compatible graphene modulator
Abstract:The light in the mid-frared band has attracted wide attention in the fields of communication. However, most of integrated electro-optic modulators reported in the previous for the manipulation of mid-frared band are polarization-dependent. Here we propose a 3um mid-infrared band polarization-independent and CMOS-compatible graphene modulator, the device consists of a mode conversion structure and an integrated graphene structure on chalcogenide glass, which not only fulfills the requirements of CMOS compatibility, Moreover, polarization-independent modulation of the fundamental mode can be realized. Simulation results show that our device can achieve an extinction ratio(ER) higher than 20dB under the mid-infrared band operation from 2.95um to 3.05um, the insert loss for both TE and TM modes is less than 1.3dB, and polarization-dependent loss is less than 1.09dB. Through the calculation, the 3dB bandwidth up to 9.47GHz can be obtained for the device length of 420um.
keywords:polarization-independent, mode conversion, mid-infrared, graphene-based.
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