Nonlinear optical devices based on graphene atop waveguides - Giraldo, Daniel Felipe Londoño (2022)
Nesta tese, apresentamos a modelagem e desenho de dispositivos ópticos não lin eares usando guias de onda com grafeno. Para simular adequadamente esses dis positivos, desenvolvemos um modelo altamente detalhado e computacionalmente eficiente para descrever a dinâmica da condutividade transitória do grafeno. Além disso, propomos novas equações de propagação para este tipo de guia de ondas, incluindo novos efeitos de propagação decorrentes da condutividade não linear do grafeno. Os dispositivos que consideramos neste trabalho foram o grafeno sobre fibra-D para a geração de pulsos ópticos ultracurtos em lasers de fibra e amplificadores ópticos integrados. O desenho de guia de onda otimizado é fundamental para explorar melhor as propriedades notáveis do grafeno. O grafeno sobre fibra-D é amplamente usados para desenvolver lasers de fibra de femtossegundos, e nosso trabalho oferece um avanço significativo na compreensão teórica do funciona mento desses dispositivos, que pode ser aplicado ao desenvolvimento de lasers com melhor desempenho. Por outro lado, guias de ondas integrados de nitreto de silício com grafeno podem ser uma plataforma promissora para amplificação óptica e chaveamento totalmente óptico. Nossos resultados prevêem que um guia de onda otimizado com comprimento moderado pode fornecer ganho óptico maior que 10 dB e profundidade de modulação maior que 40 dB.