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Chaveamento elétrico de dispositivos para modulação óptica baseados em grafeno

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Araújo, Maria Cecília Schineider lattes
Orientador(a): Saito, Lúcia Akemi Miyazato lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/24500
Resumo: The graphene-based electro-optic modulator composed by a D-shaped optical fiber and a capacitive structure with a polymethylmethacrylate (PMMA) superstrate of 700 nm thickness on the polished side was analyzed by simulation. The drive voltage between the Fermi level of 300 meV and 500 meV was 11.9 V for transverse electric (TE) mode, resulting in a modulation depth of approximately 3 dB at 1 GHz for the dielectric thickness of 50 nm. Based on these results, the goal of this work was to develop, characterize and evaluate the graphene electro-optic modulator manufacturing process, by analyzing the assembly of 2 structures: (1) the Field Effect Transistor (FET) structure on the commercial D-shaped optical fiber, presenting the extinction rate (ER) of 12,72% and insertion loss of 2,6 dB; (2) the capacitive structure with LiClO4 ionic gel on the glass blades presented the capacitance of 1.53 pF that was considered to calculate its relative permittivity of 5.46 and frequency of 4.8 MHz. On the D-shaped optical fiber immersed in the glass resin and polished manually, it was achieved the extinction rate of 55% and insertion loss of 13.7 dB. Although the FET structure showed lower insertion loss, the capacitive structure resulted in a higher extinction rate, demonstrating the possibility of switching and electro-optical modulation, which require the optimization of the polishing process and ionic gel solution.
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spelling http://lattes.cnpq.br/0915583034741895Araújo, Maria Cecília SchineiderSaito, Lúcia Akemi Miyazatohttp://lattes.cnpq.br/67892622307362162020-03-30T17:53:41Z2020-05-28T18:08:57Z2020-05-28T18:08:57Z2019-06-07The graphene-based electro-optic modulator composed by a D-shaped optical fiber and a capacitive structure with a polymethylmethacrylate (PMMA) superstrate of 700 nm thickness on the polished side was analyzed by simulation. The drive voltage between the Fermi level of 300 meV and 500 meV was 11.9 V for transverse electric (TE) mode, resulting in a modulation depth of approximately 3 dB at 1 GHz for the dielectric thickness of 50 nm. Based on these results, the goal of this work was to develop, characterize and evaluate the graphene electro-optic modulator manufacturing process, by analyzing the assembly of 2 structures: (1) the Field Effect Transistor (FET) structure on the commercial D-shaped optical fiber, presenting the extinction rate (ER) of 12,72% and insertion loss of 2,6 dB; (2) the capacitive structure with LiClO4 ionic gel on the glass blades presented the capacitance of 1.53 pF that was considered to calculate its relative permittivity of 5.46 and frequency of 4.8 MHz. On the D-shaped optical fiber immersed in the glass resin and polished manually, it was achieved the extinction rate of 55% and insertion loss of 13.7 dB. Although the FET structure showed lower insertion loss, the capacitive structure resulted in a higher extinction rate, demonstrating the possibility of switching and electro-optical modulation, which require the optimization of the polishing process and ionic gel solution.O modulador eletro-óptico baseado em grafeno composto por uma fibra óptica de perfil D e uma estrutura capacitiva com um superstrato de polimetilmetacrilato (PMMA) de 700 nm de espessura sobre a lateral polida foi analisado por meio de simulação. A variação de tensão de acionamento entre os níveis de Fermi de 300 meV e 500 meV foi de 11,9 V para o modo transverso elétrico (TE) resultando em uma profundidade de modulação de aproximadamente 3 dB em 1 GHz, para a espessura do dielétrico de 50 nm. Com base nestes resultados, o objetivo deste trabalho foi desenvolver, caracterizar e avaliar o processo de fabricação de modulador eletro-óptico baseado em grafeno, analisando a montagem de 2 estruturas: (1) a estrutura de um Field Effect Transistor - transistor de efeito de campo (FET) sobre a fibra óptica de perfil D (FO-D) comercial, apresentando a taxa de extinção (ER) de 12,72% e perda de inserção de 2,6 dB; (2) a estrutura capacitiva de grafeno com gel iônico de LiClO4 montada sobre lâminas de vidro apresentou uma capacitância de 1,53 pF, de onde foi calculado sua permissividade relativa de 5,46 e frequência de 4,8 MHz. Sobre a fibra óptica de perfil D imersa em resina cristal e polida manualmente foi alcançada a taxa de extinção de 55% e perda de inserção de 13,7 dB. Apesar da estrutura FET apresentar menor perda por inserção, a estrutura capacitiva resultou em maior taxa de extinção demonstrando a possibilidade de chaveamento e modulação eletro-óptica sendo necessária a otimização do processo de polimento e da solução do gel iônico.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorFundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São PauloFundo Mackenzie de Pesquisaapplication/pdfARAÚJO, Maria Cecília Schineider. Chaveamento elétrico de dispositivos para modulação óptica baseados em grafeno. 2019. 94 f. Dissertação ( Engenharia Elétrica ) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2019.http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/24500graphene modulatorD-shaped optical fibergraphene capacitorField Effect TransistorFermi level switchingporUniversidade Presbiteriana Mackenziehttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessmodulador a base de grafenofibra óptica de perfil D,capacitor de grafenoField Effect Transistorchaveamento do nível de Fermi.CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAChaveamento elétrico de dispositivos para modulação óptica baseados em grafenoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Digital do Mackenzieinstname:Universidade Presbiteriana Mackenzie (MACKENZIE)instacron:MACKENZIESouza, Eunézio Antônio dehttp://lattes.cnpq.br/9756214150140645Kalinowski, Hypólito Joséhttp://lattes.cnpq.br/6560372925252581BrasilEscola de Engenharia Mackenzie (EE)UPMEngenharia ElétricaORIGINALMARIA CECILIA SCHINEIDER ARAUJO.pdfMARIA CECILIA SCHINEIDER ARAUJO.pdfapplication/pdf6312834https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/40faf66d-814f-4d71-8b14-e0f064f7a267/downloadbc78b2b209aa27108a74ea0b4d611f9dMD51TEXTMARIA CECILIA SCHINEIDER ARAUJO.pdf.txtMARIA CECILIA SCHINEIDER ARAUJO.pdf.txtExtracted texttext/plain166700https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/d3af3121-5741-4e54-b11c-72b68254ac75/download967b5373dd9c33bd7bf62612815ec1f7MD52THUMBNAILMARIA CECILIA SCHINEIDER ARAUJO.pdf.jpgMARIA CECILIA SCHINEIDER ARAUJO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1159https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/21de73af-fc5d-4675-83d8-8ad306b3547b/downloadf58f8ceee303891c01eabc338ff1eeb7MD5310899/245002022-03-14 17:10:09.659http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Acesso Abertooai:dspace.mackenzie.br:10899/24500https://dspace.mackenzie.brBiblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede.mackenzie.br/jspui/PRIhttps://adelpha-api.mackenzie.br/server/oai/repositorio@mackenzie.br||paola.damato@mackenzie.bropendoar:102772022-03-14T17:10:09Repositório Digital do Mackenzie - Universidade Presbiteriana Mackenzie (MACKENZIE)false
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