基于石墨烯的亚波长传输结构设计及性质研究

发布时间：2023-05-05 23:25

　　随着纳米光子学的发展,等离激元,即一种导体中的电子的集体振荡逐渐显示出了其在光子技术领域的多项应用潜力。等离激元打破了衍射极限,成功将入射光波限制在了波长尺度之下,大大减小了光学器件的尺寸,提高了器件集成度。自亚波长理论提出至今,该技术一直作为研究热点为指引光电集成的发展。而石墨烯作为21世纪的新兴二维材料,自2004年发现以来,其优越的光学性能使其一直活跃在纳米光子学以及集成光学领域。近年来,石墨烯及其相关结构所表现出的对波导中光的优越的调制性能及亚波长传输性能得到了各国研究人员的青睐。在众多已经发表的研究中,石墨烯及其基于石墨烯的各种结构不但能够实现对光的高速、高调制深度的调制,而且在亚波长传输中也占据了一席之地。同时,在超分辨成像,生物探测以及纳米能源领域中也有着巨大的应用潜力。本论文主要从光与物质的相互作用出发,依据材料性质以及电磁波传输机制,通过Matlab以及COMSOL仿真得到了石墨烯对不同波长光的吸收能力及吸收机理。同时,将石墨烯与混合等离激元波导相结合,从传统的石墨烯光电调制器及混合等离激元波导出发,提出了新型的基于石墨烯的近红外通讯波段等离激元调制器模型并对其相关性...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文结构与内容安排
第二章 石墨烯光电调制器及仿真优化
    2.1 石墨烯的光学理论模型
    2.2 石墨烯光电调制器模型
    2.3 石墨烯光电调制器的评估及优化
        2.3.1 等效电路的总电容
        2.3.2 等效电路的总电阻
        2.3.3 石墨烯光电调制器的调制速度与功耗
    2.4 本章小结
第三章 表面等离激元与石墨烯亚波长调制器
    3.1 表面等离激元与混合表面等离激元波导
        3.1.1 表面等离激元
        3.1.2 混合表面等离激元波导
    3.2 基于石墨烯的亚波长调制器
        3.2.1 石墨烯表面等离激元
    3.3 石墨烯亚波长调制器的性能及优化
        3.3.1 石墨烯亚波长调制器的性能计算
        3.3.2 石墨烯亚波长调制器的结构参数分析
        3.3.3 石墨烯亚波长调制器的结构优化
    3.4 本章小结
第四章 基于石墨烯异质结的亚波长传输结构
    4.1 石墨烯及六方氮化硼的光学响应
        4.1.1 六方氮化硼
        4.1.2 石墨烯
    4.2 石墨烯-h-BN异质结中的耦合模式性质
        4.2.1 石墨烯-h-BN异质结耦合模式计算
        4.2.2 石墨烯及h-BN对耦合模式的影响
        4.2.3 耦合系统的调制能力分析
        4.2.4 贵金属对异质结系统耦合模式的影响
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 下一步工作展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3808568