超高效直流门控全光石墨烯开关
光学
2022-08-19 v1 应用物理
摘要
全光石墨烯开关的超快响应与宽带吸收是在片光子交换中极为理想的特性。然而，由于石墨烯是原子级薄材料，其对导波光模式的吸收相对较低，导致这些器件的饱和阈值与开关能量较高。为增强石墨烯的吸收，我们提出了一种集成于硅狭缝波导中的电偏置全光石墨烯开关的实用设计，该波导将光模式强烈限制在狭缝区域并增强其与石墨烯的相互作用。此外，该设计引入硅 slab 层与二氧化铪介电层，通过施加 <0.5 V 的直流电压来电控调节器件的饱和阈值与开关能量。利用该器件，对于一个 40 μm 长的开关，在 0.23 V 偏置下可实现 10.3 dB 的高消光比(ER)、<0.7 dB 的低插入损耗(IL)以及 79 fJ/bit 的超低开关能量。该器件所报道的性能指标极具前景，有望满足下一代光子计算系统的需求。
引用
@article{arxiv.2208.08610,
title = {Ultra-Efficient DC-gated all-optical graphene switch},
author = {Mohammed Alaloul and Khalil As'ham and Haroldo T. Hattori and Andrey E. Miroshnichenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.08610},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication in the Journal of Optics