طراحی و شبیه سازی کلید الکترواپتیکی زیر طول موج فشرده مبتنی بر پلاسمون پلاریتون های سطحی گرافن

در این پژوهش، با طراحی یک موج بر پلاسمونی با محصورشدگی قوی، یک کلید کوچک الکترواپتیکی طراحی و شبیه سازی می شود. با استفاده از یک برجستگی سیلیکونی در نزدیکی گرافن و تنظیم پتانسیل شیمیایی آن، یک کانال پلاسمونی ایجاد می شود که بسته به مقدار پتانسیل شیمیایی گرافن، گذر سیگنال نوری را کنترل می کند. با اعمال پتانسیل شیمیایی 0/1 و 0/5 الکترونولت، تلفات کانال به ازای بسامدهای 25 تا 45 تراهرتز از 78/03 تا 0/23 دسی بل بر میکرومتر تغییر می کند. اندازه ساختار برابر 0/057 میکرومتر مربع است که نسبت به ساختارهای مشابه کوچک تر است. اندازه کوچک ساختار یکی از نیازهای اساسی در طراحی مدار مجتمع نوری است. این ویژگی همراه با طول تزویج 218/2 میکرومتر و ضریب شایستگی 1246 نشان می دهد که پلاسمون های سطحی به خوبی در کانال طراحی شده محدود و هدایت می شوند. با توجه به نتایج به دست آمده، کلید پلاسمونی طراحی شده را برای کاربردهای آنالوگ و دیجیتالی مختلف می توان پیشنهاد داد.

design and simulation of compact subwavelength electro-optic switch based on graphene surface plasmon polaritons

in this study, a small electro-optic switch is designed and simulated by designing a plasmonic waveguide with high confinement. by using a silicon ridge near graphene and adjusting its chemical potential, a plasmonic channel is provided that controls the optical signals transmission depending on the graphene chemical potential. by applying chemical potentials of 0.1 ev and 0.5 ev, the channel loss for frequencies ranging from 25 to 45 thz changes from 78.03 to 0.23 db/µm. the structure size is 0.057 µm2, which is smaller than similar structures. the small size of the structure is one of the fundamental requirements of optical integrated circuit designing. this feature, along with a coupling length of 218.2 µm and a figure of merit of 1246, indicates that surface plasmons are well confined and guided in the designed channel. with regard to the obtained results, the designed plasmonic switch can be proposed for various analog and digital applications.