شبیه سازی الکتروحرارتی مدولاتور نوری مبتنی بر ساختار SiCOI با استفاده از ماده تغییردهنده فاز GST

چکیده مقاله

مدولاتورهای نوری اجزایی اساسی در مدارهای مجتمع نوری هستند که کنترل سیگنال¬های نوری را امکان پذیر می¬سازند. این مطالعه طرحی نوین برای یک مدولاتور نوری پلاسمونیک ارائه می‌دهد که از ژرمانیوم-آنتیمون-تلوریوم (GST) به عنوان ماده تغییر دهنده فاز فعال (PCM) به همراه یک پلتفرم موجبر سیلیکون کارباید (SiC) استفاده می‌کند. این مدولاتور که در طول موج 1.55µm کار می¬کند، برای کاربردهای مخابراتی بسیار مناسب است. طرح پیشنهادی از یک لایه GST با ضخامت 10nm به عنوان لایه پوششی، به همراه یک موجبر پشته¬ای SiC با پهنای 100nm و ضخامت 290nm تشکیل شده است. کنترل الکترو-حرارتی با استفاده از الکترودهای طلا صورت می-گیرد، که انتقال فاز برگشت‌پذیر بین فازهای آمورف و بلوری GST را از طریق اعمال محرک‌های الکتریکی امکان پذیر می‌سازد. نتایج، پتانسیل مدولاتور طراحی شده را نشان می‌دهد که به نرخ بیت160Mb/s در طول موج 1.55µm دست می‌یابد. ادغام مواد SiC و GST مزایایی مانند هدایت حرارتی بالا، ضریب نوری کم، انبساط حرارتی و اختلاف ضریب شکست قابل توجه بین فازهای آمورف و بلوری GST را ارائه می‌دهند، که مدولاسیون نوری کارآمد را تسهیل می‌کند. این مطالعه راه را برای توسعه مدولاتور¬های نوری بسیار کارآمد، فشرده و کم توان هموار می¬کند که به پیشرفت مدارهای مجتمع نوری و سیستم های ارتباطات نوری کمک می¬کند.