基于石墨烯的光子學器件的研究.pdf

1、石墨烯具有相當奇特的各種性質(zhì)，而基于石墨烯的微納光子學的研究正引起人們廣泛的關注，相關的研究進展涉及了許多的應用，包括基于石墨烯的光學調(diào)制器、變換光學、場效應管以及其他器件。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增強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的慢波效應所解釋。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。而這種效果可以進一步通過改變外加磁場強度以及石