تحليل يك مدولاتور الكترواپتيك بر پايه كاواك نانو پرتو بلور فوتوني تك‌بعدي همراه با ساختار متناوب گرافن بر اكسيد آلومينيوم

Analysis of an Electro-Optic Modulator Based Photonic Crystal Nanobeam Cavity Coupled to Alternating Structure of Graphene on Aluminum Oxide

در اين مقاله، ما يك مدولاتور الكترو - اپتيك بر اساس جذب گرافن ارائه مي‌كنيم. در اين ساختار، گرافن بر روي اكسيد آلومينيوم قرار گرفته كه ساختار به صورت متناوب تكرار مي‌شود. اين ساختار متناوب گرافن بر اكسيد آلومينيوم در داخل يك حفره نيم‌استوانه‌اي، درون يك كاواك نانو پرتو بلور فوتوني يك بعدي قرار گرفته است. برخلاف مقالات قبلي كه كاواك نانو پرتو بلور فوتوني يك بعدي شامل حفره‌هاي استوانه‌اي بوده و نواحي مختلف با تغيير شعاع اين حفره‌ها ايجاد مي‌شد، در اين ساختار از حفره‌هاي نيمه استوانه‌اي استفاده شده و با چرخش اين نيم‌استوانه‌ها، نواحي مختلف ساختار كاواك نانو پرتو بلور فوتوني ايجاد مي‌شود. اين نوع بلور فوتوني داراي ضريب كيفيت بالايي است. همچنين اين نوع مدولاتورها پس از ساخت به فضاي كمي نياز دارند، بنابراين گزينه بسيار مناسبي براي مدارهاي مجتمع هستند. در اين مقاله از روش دامنه محدود در حوزه زمان - سه‌بعدي براي تحليل استفاده شده است. در اين مدولاتور مشاهده مي‌شود كه با تغيير ولتاژ باياس ميزان پيك جذب و همچنين طول موج رزونانس آن تغيير ميكند. در نتيجه اين تغييرات، به عمق مدولاسيوني در حدود 7 دسي‌بل دست مي‌يابيم. ساختار پيشنهادي ما مي‌تواند كاربردهاي بالقوه‌اي در مدارهاي مجتمع نوري، به‌ويژه در فركانس‌هاي مخابراتي داشته باشد.

In this paper, we present an electro-optical modulator based on graphene absorption. In this structure, graphene is placed on aluminum oxide, the structure of which is repeated alternately. This alternating structure of graphene on aluminum oxide is located inside a semi-cylindrical cavity in a 1-dimensional photonic crystal nanobeam cavity. Unlike previous articles, which consisted of cylinder holes and different areas in the nanobeam cavity is formed by changing the radius of the holes, in this structure, semi-cylinder holes have been used and, different areas are formed by rotating these semi-cylinders. This type of crystal photonics has a high quality factor. Also, this type of modulator requires little space after construction, so they are a very good option for integrated circuits. In this paper, three-dimensional finite-difference time-domain method is used for analysis. In this modulator, it is observed that by changing the bias voltage, the amount of absorption peak and also its resonance wavelength are changed. As a result of these changes, we achieve a modulation depth of about 7dB. Our proposed structure can have potential applications in integrated optical circuits, especially in telecommunication frequencies.