石墨烯表面等離激元特性研究.pdf

1、表面等離激元(Surface Piasmon Polaritons,簡(jiǎn)稱SPPs)具有很多優(yōu)越的特性,尤其是小孔異常透射和局域電磁場(chǎng)巨大增強(qiáng),為解決傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)(器件)的衍射極限問(wèn)題提供了新的技術(shù)途徑,在超分辨成像、高分辨成像光刻、新型微納光電器件設(shè)計(jì)等方面都有很好的應(yīng)用,是目前微納光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。與貴金屬 Ag、Au等激發(fā)SPP相比,石墨烯SPP在中紅外波段更有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),比如:SPP波數(shù)b實(shí)部大,而虛部小,具有更好的局域特性

2、和更遠(yuǎn)的傳播距離;石墨烯的電導(dǎo)率可以通過(guò)化學(xué)摻雜或改變柵極電壓Ebias的方法動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地調(diào)整,可以按需創(chuàng)建所需的介電常數(shù),對(duì)SP波的激發(fā)調(diào)控更加自由靈活;石墨烯具有高透明度,光能量吸收小,損耗低等等。因此,對(duì)石墨烯中的SPP特性進(jìn)行研究將對(duì)中紅外波段SPP器件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　本文對(duì)石墨烯 SPPs的基本理論進(jìn)行初步分析并借助于 FDTD Solutions電磁場(chǎng)計(jì)算軟件對(duì)石墨烯中的SPP電磁場(chǎng)特性進(jìn)行了研究。論文從

3、石墨烯的基本物理特征出發(fā),詳細(xì)地介紹了石墨烯表面等離激元的優(yōu)勢(shì),著重闡述了石墨烯的表面等離激元的研究現(xiàn)狀;在系統(tǒng)分析表面等離激元的基本原理基礎(chǔ)之上,詳細(xì)研究了表面等離激元的激發(fā)方式;建立了基于石墨烯的表面等離激元激發(fā)重現(xiàn)的理論模型,并利用FDTD Solutions電磁場(chǎng)計(jì)算軟件對(duì)理論模型進(jìn)行模擬,得出在一定入射光角度下,石墨烯表面等離激元可以發(fā)生雙面耦合,驗(yàn)證了軟件仿真的正確性;提出單層石墨烯分別在自由空間和附在石英基底上的模型,并對(duì)