【摘 要】
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基于周期性分布反馈结构的选择性传输器件已广泛应用于现代光电子技术中。但现有的可调分布反馈器件大多采用温度调节或机械调节的方法,普遍面临调谐速度慢的问题。而具有优异光电特性的石墨烯等二维材料的出现,为高速电可调分布反馈器件的实现提供了新的途径。本论文基于石墨烯/硅波导混合的分布反馈光栅结构,利用耦合模理论,开展了一系列硅波导集成的电可调分布反馈器件理论设计工作。论文的主要工作如下:（1）设计了一种基
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基于周期性分布反馈结构的选择性传输器件已广泛应用于现代光电子技术中。但现有的可调分布反馈器件大多采用温度调节或机械调节的方法,普遍面临调谐速度慢的问题。而具有优异光电特性的石墨烯等二维材料的出现,为高速电可调分布反馈器件的实现提供了新的途径。本论文基于石墨烯/硅波导混合的分布反馈光栅结构,利用耦合模理论,开展了一系列硅波导集成的电可调分布反馈器件理论设计工作。论文的主要工作如下:（1）设计了一种基于双层石墨烯/硅波导混合结构的可调分布反馈光栅反射滤波器。实现了反射滤波器的反射中心波长可调。当石墨烯的费米能级从0.5 e V调整到0.8 e V时,TM模式反射光谱的中心波长从1.55mm蓝移约3.9 nm。TE模式的反射谱的中心波长从1.89mm蓝移约4.8 nm。（2）设计了一种基于双层石墨烯/硅波导分布反馈光栅的起偏方向可调的起偏器。通过调节波导尺寸和耦合阶次来实现偏振,且起偏方向可通过改变石墨烯的费米能级来调节。在波导尺寸为415 nm,230 nm的条件下,工作波长为1.55mm。当石墨烯的费米能级为0.5 e V时,对应TM模式起偏态,偏振消光比为28.7 d B。当将石墨烯的费米能级变化到0.77 e V时,起偏器的工作状态变为TE模式起偏态,偏振消光比为39.2 d B。（3）设计了一种基于双层石墨烯/硅波导混合的高Q分布反馈谐振腔。该谐振腔的谐振波长在1.55mm附近,且谐振波长电可调。在分布反馈光栅长度为196mm时,谐振腔Q值可达到155000。当石墨烯费米能级从0.5 eV调整到0.8 eV时,谐振波长蓝移4.2 nm。
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