مدولاتور نوری مبتنی بر ساختار SiCOI با استفاده از ماده تغییر دهنده فاز GST در طول موج 1.55µm

Abstract

در این مقاله برای نخستین بار، یک مدولاتور نوری فعال مبتنی بر ماده تغییردهنده فاز GST بر روی ساختار موجبری SiCOI در طول موج مخابراتی 1.55µm طراحی و شبیه‌سازی شده است. ساختار پیشنهادی شامل لایه موجبر SiC با ضخامت بهینه 0.29µm به منظور پشتیبانی همزمان از مودهای اصلی TE و TM و لایه پوششی GST با ضخامت 0.1µm می‌باشد. با اعمال محرک حرارتی یا الکتریکی، فاز GST بین حالت آمورف و بلوری ضریب شکست جابه‌جا شده و ضریب جذب نوری ماده تغییر می‌کند که منجر به مدوله‌سازی شدت نور عبوری می‌شود. بررسی توزیع توان و میدان الکتریکی با نرم‌افزار COMSOL Multiphysics نشان می‌دهد که مودهای TM به صورت پلاسمونیکی در مرز GST و SiC منتشر می‌شوند، در حالی که مودهای TE به دلیل ضریب شکست بالای GST در لایه پوششی انتشار می‌یابند. همچنین تأثیر ضخامت لایه GST بر بخش حقیقی و موهومی ضریب شکست مؤثر در هر دو فاز بررسی گردید. شبیه‌سازی انتشار نور با نرم‌افزار Lumerical FDTD Solutions نشان داد که طول انتشار در فاز آمورف برای هر دو مود TE و TM برابر 1µm است، در حالی که در فاز بلوری این مقدار برای مودهای TE و TM به ترتیب به 0.144µm و 0.136µm کاهش می‌یابد. این اختلاف چشمگیر در طول انتشار بین دو فاز آمورف و بلوری، ساختار پیشنهادی را برای کاربرد کلیدزنی نوری فعال و مدولاسیون جذبی در مخابرات نوری بسیار مناسب می‌سازد