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在光纤通信和芯片间的光互联应用中,具有高调制速度、小尺寸和大的光带宽等优点的集成光调制器是必不可少的。尽管硅基光调制器在过去几年被大量地研究,但是硅基光调制器的器件尺寸仍然在毫米量级,这主要是因为它很弱的电光性能。石墨烯优越的光子和电子性能使其成为人们关注的焦点,它与硅波导相结合构造的光调制器能够满足光调制器高速、宽带宽和小体积的发展趋势。本论文主要针对上述问题,以基于石墨烯的光调制器作为主要的研究对象。在深入地分析理解了传统光调制器的理论及技术原理后,对基于石墨烯材料的光调制器的基础理论和工作原理进行了详细的分析、研究和讨论。本文的主要内容如下:1.在大量查阅国内外文献的基础上,综述了传统光调制器的基本原理和优缺点,同时对石墨烯光调制器的研究进展做了详尽的分析和介绍,对比了各种结构的石墨烯光调制器的性能参数。2.石墨烯具有独特的光子学和电子学特性。它具有很高的载流子迁移率和光学透明度,还有很好的柔韧性、硬度和稳定性。文章对石墨烯的性质做了系统的整理,并进行了详尽的介绍。3.对几种常用的用于波导模式分析的数值计算方法进行了介绍,包括时域有限差分法(Finite Difference Time Domain,FDTD)、束传播法(Beam Propagation Method,BPM)和有效折射率法(Effective Index Method,EIM)。同时,也对调制器的相关性能参数做了介绍。4.研究石墨烯光调制器工作原理,经过整理分析,给出了详尽的石墨烯光调制器工作理论和模型。仿真结果显示,对于绝缘层3.47spacern?的石墨烯水平槽型波导结构,其TM模的模式衰减系数最大可达7.825dB?m,在385nm长的有源调制区域可实现3dB的消光比,调制带宽可达76GHz,能耗仅为0.39 fJ bit。对于绝缘层1.98spacern?的石墨烯水平槽型波导结构,在700nm长的调制区域可实现3dB的消光比,调制带宽可达250GHz,能耗仅为1.82 fJ bit。同时提出了石墨烯垂直槽型波导结构,实现了对TE模式光波7.87dB?m的强烈吸收。最后对石墨烯光调制器的能耗、光带宽和调制带宽进行了详细的分析、研究和讨论。