涂覆石墨烯的表面等離子光波導(dǎo)的傳輸特性.pdf

1、在太赫茲波段，石墨烯和貴重金屬材料有著相似的特點，其表面也能夠支持表面等離子激元的傳播。與金屬表面等離子體相比，石墨烯表面等離子體有著許多優(yōu)點，例如：極大的模式限制，在紅外區(qū)域傳播距離更長，傳輸性能可以通過改變化學(xué)勢、偏置電場和溫度等手段進行調(diào)節(jié)等等。因此，石墨烯表面等離子體的研究備受關(guān)注。而基于石墨烯材料的表面等離子光波導(dǎo)，因其具有納米量級尺寸的特點，可以突破衍射極限，可以實現(xiàn)光子器件的微型化和高度集成化，有望作為光子集成電路的基本元

2、器件，構(gòu)建納米光子集成芯片，最終實現(xiàn)全光通信。
　　本文首先簡要介紹了石墨烯的光學(xué)特性，然后綜述了基于石墨烯材料的表面等離子體波導(dǎo)的研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了兩種基于石墨烯材料的表面等離子光波導(dǎo)，并詳細討論了波導(dǎo)的傳輸特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)以及電磁參數(shù)之間的依賴關(guān)系。具體工作如下：
　?。?）設(shè)計了一種涂覆了單層石墨烯的雙橢圓電介質(zhì)納米并行線構(gòu)成的表面等離子光波導(dǎo)，采用有限元方法對其傳輸特性與其電磁參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的依賴關(guān)系進行

3、了研究。結(jié)果表明，隨著橢圓的中心距離的增大，有效折射率的實部逐漸減小，傳播距離先增大后減小，模式面積逐漸增大；橢圓的短半軸對有效折射率的實部、傳播距離和模式面積有微調(diào)作用；工作頻率越高，有效折射率的實部越小，傳輸距離越短，模式面積越大；溫度越高，有效折射率的實部越大，傳輸距離越短，模式面積越小。
　?。?）設(shè)計了一種內(nèi)壁涂覆單層石墨烯的雙橢圓形中空表面等離子波導(dǎo)，采用有限元方法對其傳輸特性與其電磁參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的依賴關(guān)系進行了