【摘 要】
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随着微波无线通信的需求和应用越来越广,通信系统迎来对巨量数据的传输和处理的挑战。光载无线通信（Radio-over-Fiber,ROF）技术是解决这些问题的主要技术之一。作为ROF技术的核心组成部分,电光调制器的线性度会严重影响系统的信号传输、处理以及无杂散动态范围（Spurious-Free Dynamic Range,SFDR）。同时,作为新型的二维材料,石墨烯凭借优秀的电光特性,在电光调制器
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随着微波无线通信的需求和应用越来越广,通信系统迎来对巨量数据的传输和处理的挑战。光载无线通信（Radio-over-Fiber,ROF）技术是解决这些问题的主要技术之一。作为ROF技术的核心组成部分,电光调制器的线性度会严重影响系统的信号传输、处理以及无杂散动态范围（Spurious-Free Dynamic Range,SFDR）。同时,作为新型的二维材料,石墨烯凭借优秀的电光特性,在电光调制器中发挥着越来越重要的作用。本文针对目前最为广泛的光域线性化技术——微环辅助MZM（Microring-Assisted Mach-Zehnder Modulator,MRAMZM）进行了原理分析,并对该器件的非线性失真抑制方法进行分析和讨论,得到了MRAMZM的高线性度最优解条件。并在此基础上,针对TE0模式和TM0模式,提出了两种基于石墨烯的波长可调谐MRAMZM高线性度实现方案,并分析了两种MRAMZM的性能和线性度指标。本文首先介绍了几种基于石墨烯的电光调制器应用,并分析了各调制器的性能。针对基于石墨烯的电吸收调制器,本文提出了一种偏振无关的电吸收调制器。通过优化波导中石墨烯的结构,调制器实现了对TE0模式和TM0模式相同的调制效果。对于100μm长的调制器波导,选取石墨烯不同化学势作为“ON”和“OFF”状态点,实现了20dB左右的ER,TE0和TM0模式ER的间隙小于1.2dB,并且“ON”状态点下,偏振依赖性低于0.112dB。然后本文介绍了电光调制器的线性度考察指标SFDR,并分析了MZM的SFDRIMD3为97 dB·Hz2/3。同时,分析了理想情况下MRAMZM的高线性度实现方案,在优化调制器参数后,得到MRAMZM的最优SFDRIMD3为117.65 dB·Hz2/3。最后,本文分析了在带有微环损耗下MRAMZM的高线性度最优解,并针对TE0模式和TM0模式,提出了两种基于石墨烯的波长可调谐的高线性度MRAMZM方案。针对TE0模式,我们设计的MRAMZM可以实现在2nm波长范围（1.5543μm到1.5562μm）内二阶和三阶非线性失真的消除,SFDRIMD3为114.61dB·Hz2/3;针对TM0模式,我们设计的MRAMZM实现了5nm（1.5468μm-1.5516μm）范围内调制器的线性度提升,SFDRIMD3在114dB·Hz2/3左右。同时,采用嵌入石墨烯的可调分束器使得器件的消光比大于26dB。
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