تحلیل عددی یک مدولاتور نوری پهن باند مبتنی بر جفت لایه گرافن و h-bn در محدوده طول موجی 1300 تا 1800 نانومتر با ضریب خاموشی بالا

در این مقاله، یک مدولاتور نوری باند پهن حاوی دو جفت لایه گرافن و h-bn طراحی و تحلیل شده است. تک لایه های گرافنی با ضخامت زیر طول موجی و میزان جذب تنظیم پذیر به عنصر کلیدی در طراحی ادوات نوری تبدیل شده است. برای حفظ خواص تک لایه گرافنی در ساختارهای شامل دو یا چند لایه گرافنی از لایه دی الکتریک h-bn استفاده شده است. در این مقاله، ساختار مدولاتور نوری پیشنهادی شامل دو جفت لایه گرافن و h-bn است که اعمال ولتاژ به لایه های گرافنی سبب تغییر پتانسیل شیمیایی گرافن شده و از این طریق، با کنترل میزان جذب گرافن، مدولاسیون نور خروجی فراهم شده است. از طریق روش fdtd، با محاسبه مشخصه های عملکردی مدولاتور، ساختار پیشنهادی بهینه برای مدولاتور بیان شده است. مدولاتور پیشنهادی علاوه بر عملکرد مناسب در محدوده طول موجی 1800-1300 نانومتر، در طول موج 1550 نانومتر، عمق مدولاسیون db/ μm 0.06 با اتلافات الحاقی db/ μm 0.16 و ضریب خاموشی بالای 12 دسی بل را نشان می دهد.

Numerical Analyze of a Broadband Optical Modulator Based on Bilayer Graphene and h-BN in the Wavelength range of 1300 to 1800 nm with High Extinction Ratio

In this paper, a broadband optical modulator containing two bilayers of graphene and hBN is designed and analyzed. Graphene monolayers with subwavelength thickness and tunable absorption rates have become a key element in optical device design. The hBN dielectric layer has been used to maintain the properties of graphene monolayers in structures containing two or more graphene layers. In this paper, the proposed optical modulator structure consists of two bilayers of graphene and hBN layers which apply voltage to the graphene layers which modifies the chemical potential of graphene and by controlling the amount of graphene absorption, modulation of the light output is provided. The proposed structure for the modulator is studied by calculating the modulatorchr( #39;39 #39;)s performance characteristics through the FDTD method. The proposed modulator has a proper performance in the wavelength range of 18001300 nm and it exhibits the modulation depth 0.12 dB/ μm and the extinction ratio 12 dB with the insertion loss 0.16 dB/ μm at wavelength of 1550 nm.