研究人员通过将石墨烯集成到绝缘体上硅(SOI)结构上，演示了工作在2 μm的热光(TO)开关。石墨烯的热学和光学特性使其成为一种很好的加热材料平台。
摘要
“中红外(MIR, 2-20 μm)波段对于集成光子学的许多应用非常有意义，如片上光谱化学传感和光通信。热光开关是MIR波段大规模集成光子电路的重要组成部分。然而，目前的技术需要较厚的熔覆层，较高的驱动电压或可能在MIR波长中引入高损耗，限制了性能。本文通过将石墨烯集成到绝缘体上硅(SOI)结构上，演示了工作在2 μm的热光(TO)开关。石墨烯优异的热学和光学性能使其成为一种优秀的加热材料平台。在MIR波长下石墨烯损耗较低，可以将热光学移相器所需的包层厚度从微米降低到几十纳米，从而降低驱动电压和功耗。微环谐振器(MRR)开关调制效率为0.11 nm/mW。8 db消光比功耗为5.18 mW (0.8 V调制电压)，上升/下降时间为3.72/3.96 μs。此外，我们还设计了一种2 × 2 Mach-Zehnder干涉仪(MZI) TO开关，其消光比超过27 dB，开关升降时间为4.92/4.97 μs。综合分析了器件结构和石墨烯费米能级对器件性能的影响。 The theoretical figure of merit (2.644 mW−1/μs−1石墨烯加热器的性能比金属加热器高3个数量级。这样的结果表明石墨烯是未来MIR光学互连的一种特殊纳米材料。”
找到开源软件技术文件链接．03 - 2022年出版。
钟,c;张,z;马,h;魏,m;你们,y;吴,j .;唐,b;张,p;刘,r;李,j .; Li, L.; Hu, X.; Liu, K.; Lin, H. Silicon Thermo-Optic Switches with Graphene Heaters Operating at Mid-Infrared Waveband. Nanomaterials 2022, 12, 1083. https://doi.org/10.3390/nano12071083.
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