王波云 朱子豪 高有康 曾庆栋 刘洋 杜君 王涛 余华清‡

1) (湖北工程学院物理与电子信息工程学院,孝感 432000)

2) (华中科技大学,武汉光电国家研究中心,武汉 430074)

为了减小器件尺寸、实现超快速响应和动态可调谐,研究了基于石墨烯纳米条波导边耦合矩形腔的单波段和双波段的等离子体诱导透明(PIT)效应,通过耦合模式理论和时域有限差分法从数值计算和模拟仿真两方面分析了模型的慢光特性.通过调节石墨烯矩形腔的化学势,同时实现了单波段、双波段PIT模型的谐振波长和透射峰值的可调谐性.当石墨烯的化学势增加时,各个波段PIT窗口的谐振波长逐渐减小,发生蓝移.此外,通过动态调谐石墨烯矩形腔的谐振波长,当石墨烯矩形腔的化学势为0.41—0.44 eV时,单PIT系统的群折射率控制在79.2—28.3之间,可调谐带宽为477 nm;当石墨烯矩形腔1,2,3的化学势分别为0.39—0.42 eV,0.40—0.43 eV,0.41—0.44 eV时,双PIT系统的群折射率控制在143.2—108.6之间.并且,整个系统的尺寸小于0.5 µm2.研究结果对于超快速、超紧凑型和动态可调谐的光传感、光滤波、慢光和光存储器件的设计和制作具有一定的参考意义.

1 引言

等离子体诱导透明(plasmon induced transparency,PIT)效应是原子系统中电磁诱导透明(electromagnetically induced transparency,EIT)效应的一种等离子体类似现象,可以通过不同光学路径光波模式之间的相干干涉作用实现[1].PIT效应兼具了类EIT效应和等离子体的优点,基于PIT效应的光子器件的尺寸可达到亚波长量级,能够在纳米尺寸范围内对光信号进行处理,并且表面等离子体激元(surface plasmon polaritons,SPPs)在波导中的传输……