基于石墨烯与光波导电光调制器的调制机理研究与制备

摘要

多核、多芯片封装的系统架构成为未来集成电路发展的一个主要趋势，尺寸的不断缩减导致芯片间互连延迟增大，损耗增加。硅基片上光互连系统兼具高性能和易集成的优势。硅基电光调制器是硅基片上光互连系统的一个重要组件，其性能决定着芯片或内核之间的数据吞吐速率、噪声和功耗等性能。
　　本文提出一种全新的基于石墨新和微环谐振腔的硅基电光调制器，有机结合了石墨烯宽带调制、优异电传输性能以及微环谐振腔的高Q值光程放大的优势，可以在达到高的调制深度同时做到更高的3dB带宽。同时，设计了直波导石墨烯调制器结构，旨在验证石墨烯的吸光特性，计算出石墨烯的吸收系数为0.01dB/um。并利用这一点，根据环形谐振腔的高Q特性，计算出石墨烯的理论调制深度与实际测量的调制深度得到很好地一致性。针对这种新型电光调制器，研究其区别于传统调制器的调制原理，建立波导内光场分布-材料结构形式调制深度之间的定量化模型，分析最大调制频率参数的材料、结构性限制因素，实现石墨烯与微环谐振腔的一体式集成加工，为这种新型电光调制器的设计、制造提供理论、模型和方法基础，对未来片上光互连系统中电光调制-波分复用器的一体化集成技术开发具有重要意义。

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第一章 绪 论

1.1 本课题研究的背景

1.2 电容式

1.3 本文的主要研究内容及意义

第二章 石墨烯与光波导光电调制器模型建立

2.1 光波导耦合机理研究

2.2 石墨烯调制机理研究

2.3 调制器模型建立

2.4 本章小结

第三章 石墨烯与光波导光电调制器的制备

3.1 关键工艺介绍

3.2 敏感单元制备

3.3 石墨烯调制器制备

3.4 工艺限制分析

3.5 本章小结

第四章 石墨烯调制机理验证

4.1 测试平台的搭建

4.2 调制器的性能测试

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文主要研究工作及创新性

5.2 下一步工作及未来研究方向

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢