可調諧混合模式波導模擬研究.pdf

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。設計新型的可調諧波導器件對于THz技術的發(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構，混合模式波導(dielectric loaded surface plasmons，DLSPs)，即將一薄層介質層集成在襯底上，具有彎曲損耗小、結構簡單

2、和限制作用強等優(yōu)點。另外，石墨烯具有遷移率高、可調諧性能好和良好的模式限制作用，可以作為可調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構的傳輸特性，主要結果如下：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波導的可調諧性質，結果表明溫度在300 K到600 K范圍內改變時，傳播長度的調制深度可以達到80％以上。⑵通過在介質層和金屬襯底之間引入多層的g

3、raphene-Al2O3結構單元，在近紅外波段研究了DLSPs波導結構的可調諧特性，并考慮了石墨烯的Fermi能級，單元結構的周期數和工作頻率等因素的影響。結果表明Fermi能級在0.1eV到0.45eV范圍內改變時傳播長度的調制深度可以達到約70%。⑶以石墨烯作為有源區(qū)，模擬研究了THz波段DLSPs波導結構的可調諧性能。在THz波段由于光子能量較低，帶內躍遷起重要作用。結果表明隨著頻率增大，傳播模的有效折射系數和傳播長度增大。當有