基于石墨烯-硅混合集成光波导的电光半加器
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作者:
作者单位:

(1.宁波大学 信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211; 2.温州大学 数理与电子信息工 程学院,浙江 温州 325035)

作者简介:

陈伟伟(1986-),女,副教授,硕士生导师, 主要研究方向为集成光电子器件及其系统层面应用.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(61675108,8,61307071)、教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20133305120004)和集成光电子学国家重点联合实验室开放课题(IOSKL2015KF03)资助项目 (1.宁波大学 信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211; 2.温州大学 数理与电子信息工 程学院,浙江 温州 325035)


Design of a electro-optical half-adder based on silicon-graphene waveguides
Author:
Affiliation:

(1.Faculty of Information Science and Engineering,Ningbo University,Uingbo 315211,China; 2. College of Mathematical,Physics and Electronic Information Engineering,Wenzhou University,Wenzhou 325035,China)

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    摘要:

    设计了一种由基于马赫-曾德尔干涉结构的石墨 烯-硅混合集成光开关级联而成的电光 半加器。通过施加电压调节石墨烯化学势,改变石墨烯在平面方向上的介电常数,引起模式 有效折射 率发生变化,控制光波在基于马赫-曾德尔干涉结构的石墨烯-硅混合集成光开关不同端口 输出,实现 半加器逻辑功能。仿真结果表明:当石墨烯化学势在0.50eV与0.64eV两种状态切换下,在1520nm到1600nm波长范围内,基于马赫-曾 德尔干涉结构的石墨烯-硅混合集 成光开关的最差串扰为-21.57 dB, 插入损耗小于0.109 dB。当数据传输速率为10Gbit/s时,基于石墨 烯-硅混合集成光波 导的电光半加器在1550nm工作波长下,器件的 消光比大于41.05dB。

    Abstract:

    In this paper,a silicon-graphene electro-optical half-adder is presented,which is composed of three cascaded Mac h-Zehnder interferometer(MZI)-based optical switches. For each phase shifter,a silicon slot waveguide embedded with graphene flakes i s adopted.The modal effective index of the silicon slot waveguide embedded with graphene flakes varies accordi ng to the carrier density in graphene.To achieve switching function,an electrical signal is applied to tune the Fermi levels of graphene flakes leading to the variation of modal effective index.Simulation results show that t he worst crosstalk of the Mach-Zehnder-based optical switch is -21.57dB and the insertion loss is lower than 0.109dB withi n a bandwidth from 1520nm to 1600nm when the chemical potential of graphene swiches between 0.50eV and 0.64eV. The designed silicon-gra phene electro-optical half-adder with the operation speed of 10Gbit/s has an extinction ratio larger than 41.05dB at an operating wavelength of 1550nm.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

张杰,李仕琪,丁健,汪鹏君,陈伟伟.基于石墨烯-硅混合集成光波导的电光半加器[J].光电子激光,2018,29(8):805~810

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  • 收稿日期:2017-12-20
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  • 在线发布日期: 2018-09-11
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