ACOPLADOR DIRECIONAL BASEADO EM GRAFENO NA FAIXA DE FREQUÊNCIA TERAHERTZ
Acoplador direcional; divisores de potência; ondas plasmônicas; THz; dispositivo de grafeno.
Dois novos tipos de dispositivos baseados em grafeno operando na região de Terahertz (THz) são sugeridos e analisados neste trabalho, sendo dois acopladores direcionais de quatro portas. O primeiro acoplador tem guias de onda de grafeno inclinados lateralmente em um ângulo de 60°. O segundo acoplador direcional já possui guias de onda formando um ângulo de 90° entre eles sendo assim chamado de acoplador direcional com guias de ondas paralelo - ortogonal. A seção transversal dos componentes apresenta uma estrutura com quatro camadas, compostas por grafeno, sílica (SiO2), silício (Si) e uma fina camada de polisilício. O princípio de operação dos dispositivos consiste na propagação das ondas de plásmons poláritons de superfície (SPP's) nos guias de ondas de grafeno. Para realizar a análise das matrizes de espalhamento dos dispositivos utilizamos a Teoria de Grupos. Para os cálculos numéricos utilizamos o software COMSOL Multiphysics, tal que, foram feitas variações de parâmetros físicos e geométricos para analisarmos de que forma eles influenciam no funcionamento do dispositivo. O acoplador direcional com guias de onda inclinados lateralmente a 60° apresentou uma divisão de sinal de -3,8 dB na frequência central de 3.75 THz com isolação e reflexão melhor que -20 dB com uma largura de banda de 14%. O acoplador direcional com guias de onda paralelo - ortogonal apresentou uma divisão de sinal de -4 dB na frequência central de 4.4 THz com isolação e reflexão em torno de -17 dB e -20 dB, respectivamente. As bandas de frequência dos dispositivos podem ser controladas dinamicamente alterando a tensão aplicada entre a camada de grafeno e a camada de polisilício.