طراحی و شبیه‌سازی مدولاتور نوری مبتنی بر موجبر SiO2/SiC/SiO2 با لایه پوششی Sb2S3قابل تنظیم با تغییر فاز

چکیده مقاله

مدولاتورهای نوری، اجزای کلیدی در سیستم‌های ارتباطات نوری هستند که کنترل شدت، فاز و قطبش نور را ممکن می‌سازند. در پژوهش حاضر، یک مدولاتور نوری فعال الکتروجذبی مبتنی بر ماده تغییردهنده فاز Sb₂S₃ برای طول موج مخابراتی 1.55µm طراحی و شبیه‌سازی شده است. ساختار پیشنهادی از نوع SiCOI (لایه SiC بر روی زیرلایه SiO₂) با لایه پوششی Sb₂S₃ به ضخامت 0.1µm می‌باشد. با اعمال محرک حرارتی یا الکتریکی، فاز Sb₂S₃ بین حالت آمورف و بلوری جابه‌جا شده و ضریب جذب نوری ماده تغییر می‌کند. پس از بهینه‌سازی ضخامت لایه SiC به مقدار 0.29µm، ضریب شکست مؤثر برای مودهای TE و TM در هر دو فاز با استفاده از نرم‌افزار COMSOL محاسبه گردید. شبیه‌سازی‌های انتشار نور با نرم‌افزار Lumerical FDTD نشان داد که در فاز آمورف، به دلیل جذب ناچیز Sb₂S₃، توان نوری در هر دو مود تقریباً بدون افت در طول مدولاتور منتشر می‌شود (طول انتشار نامحدود)، در حالی که در فاز بلوری، طول انتشار برای مودهای TE و TM به ترتیب برابر 0.2989µm و 0.2988µm محاسبه شد. ساختار پیشنهادی مزیت کلیدی استقلال از پلاریزاسیون را داراست که امتیازی بسیار ارزشمند در فوتونیک محسوب می‌شود. در نهایت، ساختار با طول 10µm برای کاربرد سوئیچینگ نوری فعال در مخابرات نوری مناسب ارزیابی می‌گردد.