石墨烯介质堆栈提高系统调控Fano共振能力
2018-03-10卞立安刘培国陈雨薇李高升
激光技术 2018年2期
卞立安, 刘培国, 陈雨薇, 李高升
(国防科技大学 电子科学与工程学院, 长沙 410073)
引 言
石墨烯作为一种2维材料具有许多独特的属性,如高的载流子迁移率、良好的热传导以及频率无关的光吸收。此外,在太赫兹波段改变外加电压能够调节石墨烯的表面电导率,这样改变石墨烯的电门就可调控石墨烯器件的光电特性。目前,大量的可调谐太赫兹石墨烯器件被报道[1-4]。
作为窄的离散状态和宽的连续状态之间耦合的结果[5],Fano共振能够产生非对称的传输谱和反射谱以及对称的吸收谱。在远场,这种效应表现为增强反射、抑制透射;在近场,表现为强的电场局域。基于传输曲线或反射曲线的陡峭特性,各种窄带滤波器被设计[6-7]。基于大的电场提高,吸波体和非线性介质开关被制作[8-9]。
如果将Fano共振效应应用于石墨烯器件中,那么通过控制石墨烯电门就可以平移系统的传输谱,这样可实现高低通之间的转换,即实现可调谐光开关的功能。同时,石墨烯作为一种有耗材料可有效吸收入射能量,因此基于Fano共振的石墨烯器件也可作为可调谐吸波体。然而,若直接将石墨烯单层嵌入到典型的栅/波导结构中,由于厚的波导层,石墨烯的调节能力会受到很大限制。为此,本文中使用石墨烯介质堆栈替代石墨烯单层,而每个周期单元中介质厚度较小,最终,改进的结构具有强的调谐能力。
1 石墨烯模型
石墨烯可看作理想的2维材料或真实的3维超薄材料。作为2维材料,石墨烯的电特性使用表面电导率σg来表征,电导率σg包括带内贡献和带外贡献。……
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