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Previous issue date: 2017-11-29 === Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico === Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo === Fundo Mackenzie de Pesquisa === This work presents studies and simulations of phase modulators in optical signals with the use
of integrated components based on silicon photonics with graphene to improve the data transmission
capacity (bandwidth) due to the increasing demand generated by new and modern last
generation used in industries and residences nowaday. A brief description of the history of research
on graphene, its characteristics and challenges in the area of phase modulation will be
presented, emphasizing the applications with modulation by electro-refraction. Through numerical
simulations, optical phase modulators based on silicon waveguides with graphene transferred
on these guides were designed, quasi-TE and quasi-TM modes were evaluated. Although
most graphene-based integrated modulators have been shown to operate in quasi-TE mode, this
work demonstrates that the best performance achieved was for quasi-TM mode operation due
to a higher concentration of the optical field in the region where the graphene is deposited on
the waveguide. The best performance was achieved for a waveguide formed by silicon with 2
layers of graphene in its upper part, separated by a dielectric alumina material, with operation
in the quasi-TM mode, with VpL of 0,5 V.mm and electro-optical bandwidth up to 2,85 GHz. === Este trabalho apresenta estudos e simulações de moduladores de fase para sinais ópticos utilizando
componentes integrados baseados na fotônica do silício com grafeno visando atender
à grande demanda de transmissão de dados (largura de banda) utilizados em indústrias e residências ultimamente. Será apresentada uma breve descrição do histórico de pesquisas sobre o
grafeno, suas características e desafios na área de modulação de fase de sinais, dando ênfase às
aplicações eletro ópticas com modulação por eletro-refração. Através de simulações numéricas
foram projetados moduladores ópticos de fase baseados em guias de onda de silício com o grafeno
transferido sobre esses guias, foram avaliados os modos quase-TE e quase-TM. Apesar de
a maioria dos moduladores integrados baseados em grafeno que foram demonstrados trabalharem
com operação quase-TE, neste trabalho demonstra-se que o melhor desempenho alcançado
foi para o modo quase-TM devido a uma maior concentração do campo óptico na região onde o
grafeno ´e depositado sobre o guia de onda. O melhor desempenho alcançado foi para um guia
de onda formado por silício com 2 camadas de grafeno em sua parte superior, separadas por
um material dielétrico de alumina, com operação no modo quase-TM, com VpL de 0,5 V.mm e
largura de banda eletro óptica de até 2,85 GHz.
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