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文檔簡介
1、太赫茲(terahertz,THz)波在電磁波譜中處于微波和紅外輻射之間,位于電子學到光子學過渡的區(qū)域,在基礎(chǔ)研究和實際應用中都具有廣闊的應用前景,如在成像、短程無線通信和生物樣品探測等方面。設計新型的可調(diào)諧波導器件對于THz技術(shù)的發(fā)展是非常重要的。作為一種典型的表面等離子激元波導結(jié)構(gòu),混合模式波導(dielectric loaded surface plasmons,DLSPs),即將一薄層介質(zhì)層集成在襯底上,具有彎曲損耗小、結(jié)構(gòu)簡單
2、和限制作用強等優(yōu)點。另外,石墨烯具有遷移率高、可調(diào)諧性能好和良好的模式限制作用,可以作為可調(diào)諧波導器件設計的良好的平臺。
本研究采用有限元法模擬研究了混合模式波導結(jié)構(gòu)的傳輸特性,主要結(jié)果如下:⑴采用半導體 InSb作為襯底,通過溫控方法改變襯底的載流子濃度,研究了THz波段DLSPs波導的可調(diào)諧性質(zhì),結(jié)果表明溫度在300 K到600 K范圍內(nèi)改變時,傳播長度的調(diào)制深度可以達到80%以上。⑵通過在介質(zhì)層和金屬襯底之間引入多層的g
3、raphene-Al2O3結(jié)構(gòu)單元,在近紅外波段研究了DLSPs波導結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧特性,并考慮了石墨烯的Fermi能級,單元結(jié)構(gòu)的周期數(shù)和工作頻率等因素的影響。結(jié)果表明Fermi能級在0.1eV到0.45eV范圍內(nèi)改變時傳播長度的調(diào)制深度可以達到約70%。⑶以石墨烯作為有源區(qū),模擬研究了THz波段DLSPs波導結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧性能。在THz波段由于光子能量較低,帶內(nèi)躍遷起重要作用。結(jié)果表明隨著頻率增大,傳播模的有效折射系數(shù)和傳播長度增大。當有
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