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基于双层石墨烯结构的波导型太赫兹调制器设计

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 太赫兹波简介

1.3石墨烯概述

1.4太赫兹调制技术的分类

1.5 课题研究的意义、研究内容和章节安排

第2章 双层石墨烯结构调制器模型的提出

2.1 石墨烯特性的深入研究

2.2 基于单层石墨烯设计的太赫兹调制器

2.3以往的设计方案

2.4 波导型太赫兹调制器设计方案的提出

2.5 本章小结

第3章 波导型太赫兹调制器的设计与仿真

3.1 波导型调制器的仿真与建模

3.2 波导型太赫兹调制器的模型

3.3 绝缘层的材料选择

3.4 本章小结

第4章 石墨烯波导调制器样品加工与测量

4.1 石墨烯波导调制器的加工与封装

4.2 太赫兹耦合器

4.3 调制器的测试与结果分析

4.4 调制器调制速率的分析

4.5 本章小结

第5章 总结与改进方法

5.1 实验总结

5.2方案改进

参考文献

作者简介

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摘要

随着太赫兹技术的迅速发展,作为太赫兹通信技术中必不可少的器件,太赫兹调制器的设计也逐渐得到重视。从最初的探索性实现太赫兹波调制开始,如今科研人员对太赫兹调制器的技术指标要求已经是高调制深度、高调制速率。本文结合石墨烯材料,设计并加工了一种基于双层石墨烯结构的波导型太赫兹调制器,具有实现高调制速率和高调制深度的潜力。
  本研究设计了硅-石墨烯-绝缘层-石墨烯-硅的五层结构,绝缘层是氧化铝材料。对上下层石墨烯外加电压,经过理论计算可知,外加电压可改变石墨烯的电导率,影响其介电常数。太赫兹波以平行于石墨烯表面的方式入射,当外加电压不同时石墨烯材料的介电常数也不相同,对于太赫兹波的吸收效果也不同。一般规律为外加电压越强,则对太赫兹波的吸收效果也越强。这样在不同外加电压下,就实现了对太赫兹波的调制效果。在实验测量阶段,分别采用太赫兹时域光谱系统和耿氏管系统对加工出的波导型调制器样品进行了测量,最终测量得到了最大85%的调制深度。理论分析,该设计模型理想情况下调制速率可达500MHz。

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