基于石墨烯超材料的太赫茲波調(diào)制理論設(shè)計.pdf

1、太赫茲(THz)技術(shù)作為正在迅速發(fā)展的技術(shù)之一，目前在高速通信、高靈敏傳感、生物成像等領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。調(diào)制器作為該領(lǐng)域的實際化功能器件是太赫茲技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵之一。由于太赫茲波段表現(xiàn)出與微波和光波的不同性質(zhì)，傳統(tǒng)的調(diào)制器件在該波段的應(yīng)用受到限制。研究發(fā)現(xiàn)，由人工構(gòu)造，具有周期性的陣列結(jié)構(gòu)，且單元結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)小于電磁波波長的超材料為太赫茲調(diào)制技術(shù)提供了新的研究思路。然而傳統(tǒng)的金屬超材料的可調(diào)諧性并不能滿足實際需求。越來越多的實驗和理論

2、證明石墨烯作為一種新型的二維納米材料，具有優(yōu)異的光電性能，是可調(diào)諧太赫茲功能器件的有效材料之一。
　　石墨烯對太赫茲波的吸收取決于帶內(nèi)電導(dǎo)。目前的石墨烯太赫茲調(diào)制器件的性能比較低，主要是由于無共振的Drude載流子行為導(dǎo)致的。因此，結(jié)構(gòu)化石墨烯中的離子體響應(yīng)，以及石墨烯與超材料的結(jié)合有望提高太赫茲調(diào)制器件的性能。本文提出了一種基于石墨烯的超材料，將石墨烯設(shè)計成開口環(huán)單元結(jié)構(gòu)陣列在基底上，單元尺寸遠(yuǎn)小于太赫茲波長。利用CST商用軟件

3、對其進(jìn)行理論計算。首先研究了該結(jié)構(gòu)對單層石墨烯對正入射TM偏振太赫茲波的調(diào)制特點，最終達(dá)到85％的調(diào)制深度，為了進(jìn)一步增加調(diào)制深度，研究多層石墨烯超材料對其調(diào)制的特點，調(diào)制深度達(dá)到99％。隨后研究該單層結(jié)構(gòu)以及多層結(jié)構(gòu)對斜入射TM偏振太赫茲波的調(diào)制特點，調(diào)制深度分別達(dá)到81％和96％。
　　在TE偏振太赫茲波條件下，所產(chǎn)生的共振模式不同于TM偏振。在同一頻段，通過調(diào)整開口的距離，實現(xiàn)了對TE偏振太赫茲波的兩個波段的有效調(diào)制。與此同