طراحی مدولاتور الکترواپتیک سیلیکان فوتونیک مبتنی بر اکسید قلع ایندیوم

هدف این مقاله، طراحی مدولاتور الکترواپتیک سیلیکان فوتونیک قابل اطمینانی می‌باشد که هم با فناوری فلز-اکسید-نیمه‌هادی مکمل مقرون به صرفه سازگار است و هم دارای تلفات الحاقی پایین، نسبت خاموشی بالا و ابعاد کوچک می‌باشد. برای طراحی این مدولاتور از روش تغییر غلظت حامل برای ایجاد اثر الکترواپتیک استفاده شده‌ است. همچنین، به منظور کاهش ابعاد افزاره و نیز کاهش تلفات، مواد پلاسمونیک جدید مانند اکسیدهای رسانای شفاف در ساختار پیشنهادی به کار گرفته شده‌اند. برای افزایش برهمکنش نور-ماده و تحدید نوری قوی‌تر، موجبر شکاف v-شکل در مدولاتور الکترواپتیک پلاسمونیک مبتنی بر ماده اکسید قلع ایندیوم پیشنهادی مورد استفاده قرار گرفته ‌است. با توجه به نتایج به دست آمده در طول موج 55/1 میکرومتر، این مدولاتور به نسبت خاموشی حداکثر 5513/10 دسیبل بر میکرومتر، تلفات الحاقی 0110/0 دسیبل بر میکرومتر و معیار شایستگی 2/959 دست یافت. این مدولاتور از رشد چشمگیری در معیار شایستگی به نسبت سایر مدولاتورهای پیاده‌سازی شده مبتنی بر اکسید قلع ایندیوم برخوردار است.

design of a silicon photonic electro-optic modulator based on indium tin oxide

the aim of this article is to obtain a reliable silicon photonic electro-optic modulator with low insertion loss, high extinction ratio and small footprint, which is also compatible with cost-effective complementary metal-oxide-semiconductor technology. to design this modulator, the carrier concentration change method has been used to create the electro-optic effect. besides, in order to reduce the footprint and loss of the device, new plasmonic materials such as transparent conductive oxides have been utilized. to increase the light-matter interaction and strengthen the light confinement, a v-shaped slot waveguide has been used in the proposed silicon photonic electro-optic modulator based on indium tin oxide. according to obtained results at the telecom wavelength of 1.55 μm, this modulator offers a maximum extinction ratio of 10.5513 db/μm, insertion loss of 0.0110 db/μm and figure of merit of 959.2. this modulator has a significant increase in fom compared to other implemented modulators based on indium tin oxide.