كاربردِ تعامل اثر ضريب شكست نزديك به صفر در گرافن و ITO براي طراحي مدولاتورهاي نوري كم مصرف و پرسرعت

Application of the interplay of epsilon near zero effect in Graphene and ITO in design of low-power and high-speed optical modulators

در اين پژوهش با به كارگيري گرافن در ساختار يك موجبر نوري فعال با چيدمان فلز-اكسيد- نيمه هادي (MOS)مبتني بر اكسيد قلع آلاييده با اينديوم (ITO) و تركيب رفتار ضريب شكست نزديك به صفر (ENZ) در اين دو ماده، مدولاتوري نوري جديدي با مشخصات ارتقا داده شده، ايجاد شده و امكان مدولاسيون موثر نور با مصرف توان كم و سرعت بالا فراهم شده است. براي اين منظور ابتدا در طراحي موجبر فعال، اثر بروز همزمان ENZ در ITO و گرافن بر تغيير ضريب شكست موثر موجبر به حداكثر مقدار خود رسانده شده و سپس از موجبر فعال طراحي شده براي طراحي مدل هاي مختلف مدولاتور نوري شامل مدولاتورجذبي ساده و مدولاتور ماخ زندر(MZM) استفاده شده است. علاوه بر اين با استفاده از ساختار MZI و موجبر پيشنهادي امكان مدولاسيون هاي پيچيده QAM نيز فراهم شده است. مدولاتور جذبي ساده طراحي شده با اين روش، در طول موج 1550 نانومتر، نسبت تمايز 10.43dB، تلفات الحاقي 2.6dB و انرژي مصرفي 0.88fJ/bit را داراست. علاوه براين نشان داده شده است كه مدولاتورماخ زندر طراحي شده با طول فعال 3µm، داراي نسبت تمايز 27.1dB، تلفات الحاقي 3.95dB، انرژي مصرفي 11.98fJ/bit و=2.72V. µm VπLπاست.