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基于石墨烯和超表面的EIT-Like太赫兹调制器

2022-09-21张永刚姚海云梁兰菊

枣庄学院学报 2022年5期
关键词:结构

邱 福,张永刚,闫 昕,姚海云,梁兰菊

(1.安徽理工大学 电气与信息工程学院,安徽 淮南 232001;2.枣庄学院 信息科学与工程学院,山东 枣庄 277160;3.枣庄学院 光电工程学院,山东 枣庄 277160)

0 引言

太赫兹是频率在0.1~10 THz波段波束,具有能量低、穿透性强、波长短等优点,在太赫兹波通信、调制等方面具有广泛的应用前景[1]。超表面为人工合成的电磁材料,可以更灵活地调控太赫兹波束[2]。电磁诱导透明(electromagnetically induced transparency,EIT)是一种在三能级原子中的量子干涉效应[3]。太赫兹超表面器件也有类似效应,简称“超表面EIT-Like”。目前超表面有两种耦合方式:第一种是明暗耦合[4],其原理是太赫兹波直接激发明模,然后明模与暗模耦合并激发暗模;第二种是明明杂化[5],主要是两种模式在不同频段被激发。近年来超表面EIT-Like一直受人们关注,尤其是在非线性器件、传感器等领域。

石墨烯是一种新型的二维材料,对外部激励较为敏感,不需要太强烈的激励源就能起到相应调制作用,大大降低了经济成本[6]。通过光泵或者外加电压改变石墨烯费米能级,电导率就会随之发生变化,从而实现对石墨烯的主动调控[7]。

结合超材料和石墨烯各自优势,采用“T”型结构和四组开口方环,设计了一种石墨烯与超表面相结合的类电磁诱导透明(EIT-Like)调制器。通过对电场和磁场分析可知,该结构EIT效应物理机制是双明模结构耦合。在其结构背面覆盖一层石墨烯层,通过改变石墨烯费米能级改变石墨烯电导率,结合电磁诱导透明的透射峰高灵敏性,实现较高调制深度和频率的偏移。……

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