基于倒脊型结构石墨烯偏振无关电光调制器设计.docx

石墨烯作为一种二维材料，因其独特性质在光电子领域中备受关注。它的恒定吸收、高载流子迁移率和电导率可控制等特性使其成为电光调制器的理想选择。然而，由于石墨烯的各向异性，传统的石墨烯调制器通常存在偏振敏感的问题，只能在特定的偏振状态下工作。 为了克服这一限制，科研人员提出了倒脊型结构的石墨烯偏振无关电光调制器设计。这种设计是将石墨烯片以一定角度倾斜置于硅基波导中，使得石墨烯与水平和垂直偏振光的两个分量都能有效交互，从而实现偏振无关的电光调制。通过仿真分析，这种调制器在1.55微米的工作波长下，可以同时有效地调制TE和TM模式，并在1.5至1.6微米的波长范围内具有良好的消光比。 石墨烯的电光调制特性主要依赖于其对光的吸收和电导率的调控。石墨烯的吸收率大约为2.3%，并且可以通过改变其内部载流子浓度（通过施加电压）来调整。电导率由带内和带间跃迁决定，其中化学势的改变直接影响电导率，从而影响光吸收。此外，石墨烯的介电系数也有两个分量——垂直和平行于平面的，平行介电系数可通过外部电压进行调控，影响其光吸收特性和电光性能。 器件的设计原理结合了模式转换概念，通过结构设计使TE和TM模式在调制区域内具有相似的响应，减少了偏振相关损耗。这种设计简化了结构，降低了工艺复杂性，更利于集成到光电子系统中。 倒脊型结构石墨烯电光调制器利用石墨烯的独特光学和电学性质，结合创新的结构设计，成功解决了偏振敏感问题，提高了调制效率和适用性，为未来光通信和光电子集成提供了新的可能。这种调制器不仅在理论上具有重要意义，而且在实际应用中有望推动高速、低能耗光信息处理技术的发展。