بررسي اثر ضخامت لايه تجمع بار در يك مدولاتور جذبي مبتني بر ماده با خواص ضريب گذردهي نزديك صفر

Investigation of Effect of Accumulation Layer Thickness of ENZ material on Electro-Absorption Modulator

در اين مقاله، عملكرد يك مدولاتور نوري مبتني بر ماده­اي با خواص ضريب گذردهي نزديك صفر (اينديوم تين اكسايد )در باند فركانسي مخابرات نوري به ازاي ضخامت هاي متفاوت لايه تجمع بار بررسي مي­شود. در اين مدولاتور از طرح خازن فلز-اكسيد-نيمه ­هادي براي تغيير بار الكتريكي در لبه دي الكتريك و اينديوم تين اكسايد استفاده مي­شود. از حل كننده مد انتشاري براي يافتن پارامترهاي اساسي مدولاتور استفاده مي­شود. در اين مقاله از يك مدل رايج براي معرفي لايه تجمع بار در اينديوم تين اكسايد استفاده مي­شود. پاسخ بدست آمده وجود يك بيشينه در نمودار تلفات الحاقي در ولتاژ 3/2 ولت با ضخامت لايه­ ي 1 نانومتر را نشان مي­دهد. اين مقدار حدود dB/μm 4/8 است. نتايج بدست آمده از تغييرات ضخامت لايه­ هاي اينديوم تين اكسايد و دي­الكتريك استفاده شده، افت ميزان تلفات و نرخ خاموشي به ازاي افزايش آنها را نشان مي­دهد. همچنين افزايش ضخامت بار الكتريكي در اينديوم تين اكسايد باعث افزايش ولتاژ خاموشي در مدولاتور مي­ شود. در ضمن اين كار ميزان تلفات الحاقي را نيز افزايش مي­دهد.

In this paper, the performance of an optical modulator based on indium tin oxide is investigated at telecommunication wavelength for different accumulation thickness. The plan of metal-oxide-semiconductor is utilized to change the carrier concentration at indium tin oxide-hafnium oxide interface. An optical mode solver based finite element method has been used to calculate the basic parameters such as the insertion loss and extinction ratio. A typical model is presented for carrier concentration modeling of indium tin oxide. The simulation result shows a peak in insertion loss plot with value of 8.4 dB/μm. Also, the variation of ITO and HfO2 thicknesses have been investigated. The results show that by increasing the thicknesses, insertion loss and extinction ratio decrease. Furthermore, the effect of accumulation layer thickness of indium tin oxide is investigated on modulator performance.