基于石墨烯的光子學(xué)器件的研究.pdf

1、石墨烯具有相當(dāng)奇特的各種性質(zhì)，而基于石墨烯的微納光子學(xué)的研究正引起人們廣泛的關(guān)注，相關(guān)的研究進(jìn)展涉及了許多的應(yīng)用，包括基于石墨烯的光學(xué)調(diào)制器、變換光學(xué)、場效應(yīng)管以及其他器件。石墨烯除了作為世界上最薄的材料之外，更有物理柔性、極高的電子遷移率以及通過外加電壓或者化學(xué)參雜的方法控制其載流子濃度的特性。在本論文中，我們研究了基于石墨烯的一些光子學(xué)器件，其中包括太赫茲的寬帶吸波器、圓偏振的分光器以及磁光克爾效應(yīng)增強(qiáng)器件等三方面的研究。
　

2、　首先，我們提出了一種在金屬基底上基于石墨烯/介質(zhì)層堆棧而成的類金字塔結(jié)構(gòu)的陣列太赫茲吸波材料。這里多層的石墨烯/介質(zhì)層的堆棧結(jié)構(gòu)在太赫茲波長下不僅可以是認(rèn)為在各方向上是均勻的，而且材料本身更具有雙曲特性，因此其等效介電常數(shù)是各向異性的。石墨烯的表面等離子被激發(fā)，同時入射電磁波的不同波長分量會被局域在類金字塔結(jié)構(gòu)的不同寬度處，進(jìn)而被損耗介質(zhì)吸收，而這種寬帶吸波的效果可以被漸變寬度波導(dǎo)的慢波效應(yīng)所解釋。最后，我們指出了由于周期性模式的存在

3、而造成的吸收譜在某一頻率的下降。因此可以通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，來抑制周期模式的激發(fā)，從而實現(xiàn)超寬帶的吸波效果。
　　第二，我們同樣設(shè)計了一種石墨烯/介質(zhì)層堆棧結(jié)構(gòu)的材料，可以同時利用整體材料的零介電常數(shù)以及石墨烯較高的霍爾電導(dǎo)率的特點。這種亞波長周期結(jié)構(gòu)的器件能夠?qū)Σ煌膱A偏振光進(jìn)行有效的控制。在較寬的頻率以及較大的入射角范圍內(nèi)，這種基于磁光效應(yīng)的器件能表現(xiàn)出對不同圓偏振光的選擇性透過。而這種效果可以進(jìn)一步通過改變外加磁場強(qiáng)度以及石