基于石墨烯在太赫茲波段表面等離子體激元特性的研究.pdf

1、本論文討論了太赫茲波段石墨烯中表面等離子體激元縱波模式的增益特性、橫波模式下的傳輸特性并設(shè)計、模擬了基于石墨烯的無源光波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)。本論文在麥克斯韋方程組和物質(zhì)本構(gòu)方程基礎(chǔ)之上,借助于石墨烯介電函數(shù)對石墨烯表面等離子體進(jìn)行了描述。理論上計算了石墨烯縱波模式表面等離子體激元的色散關(guān)系和增益特性曲線,并且討論了表面等離子體增益特性和載流子濃度、動量馳豫時間的關(guān)系。另外,由于外加電場對石墨烯載流子濃度具有調(diào)制作用,并且設(shè)計、光波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)會涉

2、及的折射率和傳播常數(shù)問題,本論文計算并分析了石墨烯在太赫茲波段電導(dǎo)率的特性。其中,載流子濃度的變化會改變石墨烯中的化學(xué)勢,同時會改變表面等離子體的物理參量。計算發(fā)現(xiàn),在不同化學(xué)勢的情況下石墨烯的電導(dǎo)率特性會隨之改變,進(jìn)而會改變石墨烯的介電函數(shù)特性。鑒于表面等離子體激元形成條件,我們通過改變石墨烯中電導(dǎo)率分布可以設(shè)計出基于石墨烯表面等離子體激元的傳輸結(jié)構(gòu)。本論文在最后章節(jié)中,首先利用COMSOL多物理場模擬軟件中的射頻(RF)模塊展示了石