基于石墨烯和雙曲色散超材料的新型光學功能器件性能研究.pdf

1、近年來，由于傳統(tǒng)光學材料對電磁波的響應有限，尤其在太赫茲波段，大多數自然材料無法響應該波段，導致該波段無法得到充分的開發(fā)利用，人們將目光轉向了石墨烯，人工超材料等新型電磁材料，這些新型材料由于其具有獨特的電磁響應特性，可實現傳統(tǒng)材料所無法實現的光學現象和功能。
　　石墨烯是只有一個原子厚度的一種二維材料，可以在紅外及太赫茲波段表現出類金屬的性質，支持表面等離子體激元的傳播。并且，石墨烯還具有對電磁場的限制效果強，損耗低，光學性質可

2、調等一系列優(yōu)點，為實現亞波長控制，動態(tài)調節(jié)等新型器件提供了新的途徑。
　　人工超材料是由亞波長的結構單元周期排列而成的人工復合結構或復合材料，具有獨特的調控電磁波特性，可以實現負折射，超分辨成像，電磁隱身等超常光學現象。人工超材料的一個重要分支是雙曲色散超材料，由于其介電常數或者磁導率張量中，一個方向的主分量與另外兩個方向的主分量符號相反，而使其等頻線呈雙曲線性。這類超材料有許多獨特的特性，在負折射，增強自發(fā)輻射，寬帶吸波等方面有

3、重要應用潛力。
　　基于石墨烯和雙曲色散超材料獨特的光學特性，本文主要開展了以下幾部分工作：
　　(1)利用石墨烯在太赫茲波段表現出類金屬性質，支持表面等離子體激元傳播的特點，提出了一種基于石墨烯的混合型波導，可以在太赫茲波段實現對光的亞波長控制同時保證較遠的傳播距離。
　　(2)利用石墨烯的化學勢可通過加電壓進行調節(jié)的特點，我們將石墨烯引入到雙環(huán)類電磁誘導透明結構中，通過加電壓的方式來調節(jié)石墨烯的化學勢，進而改變其電