۲۰۹۳۸پ
per
طراحی مدولاتورهای تراهرتز گرافنی مبتنی بر گذر غیرمعمول از ساختارهای زیر طول موجی
Design of graphene THz modulators based on extraordinary transmission from sub-wavelength structures
/علی اکبر شوقی شادباد
: فناوریهای نوین
، ۱۳۹۷
، افشاری
۸۸ص
چاپی - الکترونیکی
کارشناسی ارشد
مکاترونیک
۱۳۹۷/۱۱/۲۰
تبریز
انتقال نوری دادها و صنعت مخابرات نوری در سالیان اخیر رشد چشمگیری داشته است .این رشد فزاینده، نیازمند طراحی منابع نوری، مدولاتورها و آشکار سازهای پیشرفته تر است .در این میان، نقش تاثیر گذار مدولاتورهای نوری بهبود داده شده کاملا مشخص است .برای رسیدن به یک مدولاتور نوری ایده آل باید سرعت مدولاسیون بالا، عمق مدولاسیون مناسب، تلفات الحاق کم و پهنای باند عملیاتی بسیار وسیع باشد .در این پژوهش قصد بر اینست که یک مدولاتور نوری از نوع مدولاسیون دامنه مبتنی بر گرافن طراحی و شبیه سازی شود .برای رسیدن به این منظور از نانو ذرات فلزی برای تحریک های پلاسمون پلاریتون سطحی در سطح گرافن و حبس آنها در ساختار فلز/دی الکتریک/گرافن استفاده شده استSPP .ها تحریکات الکترومغناطیسی هستند که با نوسانات الکترون‌های آزاد در فلز کوپل می شوند و به مرز فلز دی الکتریک محدود شده و در آن انتشار می‌یابندSpp .ها با توجه به طول موج بسیار پایینی که دارند براحتی می توانند در مرز بین گرافن و دی الکتریک حبس شده و باعث افزایش شدید میدان الکتریکی نور شوند .این حبس شدگی در ساختار ساندویچی فلز/دی الکتریک گرافن رخ خواهد داد و بدلیل متقارن بودن آن دو طرف ساختار بصورت دو قطبی عمل می کند و این موج های پلاسمونی در هر دو طرف ساختار تحریک خواهند شد .با حرکت کردن این موج ها به سمت هم تداخل فابری/پرو ایجاد می شود .بوجود آمدن تداخل فابری پرو در ساختار فلز/دی الکتریک/گرافن باعث مولتی باند شدن پروفایل جذب نوری در گرافن و بدنبال آن عبور نور از سیستم می شود .عبور نور از ساختار در طول موج هایی که تداخل نور در ساختار فلز/دی الکتریک/گرافن سازنده است بیشترین مقدار خود را خواهد داشت .همچنین با اعمال ولتاژ گیت به ساختار طول موج های تشدید فابری پرو جابه جا می‌شوند .این جابه جایی در طول موج های تشدید اساس مدولاسیون ساختار خواهد بود .در این ساختار ، نانو آنتن‌های فلزی برای افزایش جذب و بهبود مشخصات مدولاتور قرار گرفته است . با یکپارچه کردن گرافن با ساختار ساندویچی فلز/دی‌الکتریک/گرافن امواج پلاسمونی شدیدا حبس شده در سطح گرافن در داخل ساختار MDG تحریک شده و با انتشار در جهت متضاد آنها در سطح گرافن باعث ایجاد رزونانس فابری پرو شده که باعث افزایش جذب مولتی باند در گرافن می‌شود .با اعمال ولتاژ بایاس طیف عبور مدولاتور شیفت پیدا می‌کند و بیشینه مقدار عبور از سیستم دستخوش تغییرات زیادی می‌شود .در طول موج ۳۱/۷ mمی‌توان به عمق مدولاسیون در حدود dB ۱۸دست یافت
Optical data transmission and optical communication industry has grown substantially in recent years. The growing need to design light sources, modulators and detectors are more advanced. Meanwhile, the influential role of improved optical modulators is quite clear. In order to achieve an ideal optical modulator, it is necessary to include the characteristics of high modulation speed, proper modulation depth, low insertion losses and very wide operating bandwidth. This study is intended to design a graphene-based optical modulator of amplitude modulation. To achieve this purpose, the metallic nanoparticles for excitation of surface plasmon Polariton (SPP) in the graphene and the confinement in the structure of metal / dielectric / graphene is used. SPPs are electromagnetic excitations that are coupled with the free electron in the metal and limited to the boundary of the dielectric metal. Due to the very low wavelengths, spp can easily be held at the boundary between graphene and dielectric and cause a sharp increase in the electric field intensity. This confinment will occur in the structure of graphene metal / dielectric, and because of the symmetry of both sides, the structure operates in bipolar form, and these plasmonic waves will be stimulated on both sides of the structure. By moving these waves, Fabry -Perot interference is created. Fabro-Perot interference in the metal / dielectric / graphene structure leads to a multiband bonding of optical absorption profiles in graphene, so the passage of light from the system. The light transmission of the structure at the wavelengths in which the light interference in the structure of the metal / dielectric / graphene builder will be most significant. Also, the gate voltage applied to the resonance wavelength of Fabry-perot are shift. This shift in the resonance wavelength modulation The basis of modulation will be the structure In this structure, metal nanoantennas are used to increase the absorption and improve the characteristics of the modulator. By integrating graphene with a metal sandwich structure / dielectric / graphene waves are stimulated inside the structure of the MDG and, by propagating in the opposite direction at the graphene surface, produce a resonant of Fabry-Perot, which increases the absorption of multiband in graphene. By applying the bias voltage, the maximum transmission of the system detects a lot of changes. At 31.3 m, a modulation depth of about 18 dB can be obtained
Design of graphene THz modulators based on extraordinary transmission from sub-wavelength structures
علی اکبر شوقی شادباد
Shoghishadbad, Aliakbar
صوفی، هادی، استادراهنما
واحد، حمید، استادراهنما
عباسیان، کریم، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
