基于石墨烯谐振环的可调吸波器

发布时间：2018-03-13 11:32

  本文选题：石墨烯　切入点：表面等离子体　出处：《暨南大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着太赫兹技术的发展,可以吸收太赫兹波的器件开始不断地涌现。但现有的太赫兹吸收器由于尺寸过大和电磁性质有所局限,导致其出现吸收频率单一、调谐深度比较小的问题,所以我们需要寻找具有较小尺寸的可调吸波器件以提高吸波器件的可集成性。基于石墨烯纳米尺寸的吸波器件能够对太赫兹波进行可调吸收,可以很好地弥补早期吸波器的不足,因此被广泛的应用于电磁波吸收器件中。石墨烯有着显著的光、电、力、热、磁性质,它的表面电导率能用电压控制或者化学掺杂的方法进行动态地调节。石墨烯在太赫兹波段可以支持的表面等离子体共振,特定结构的石墨烯能对入射电磁波进行选择性的散射和吸收,并增强局域电场强度。本文提出的石墨烯可调吸波器可以通过改变模型的结构参数和材料参数来实现可调谐单频、双频以及多频带的吸收增强。本文对石墨烯吸波器进行了建模和仿真实验,并用频域有限积分法计算了石墨烯吸波结构的吸收曲线。本文系统地研究了同心环、偏心环、开口环、叠加模型等模型的调谐吸收效果。我们的仿真结果表明,同心环的耦合可以实现双频带吸收,开口环的缺口位置旋转可调控多频带的吸收,叠加模型可以实现吸收峰的线性叠加。本文所研究的石墨烯结构能与入射电磁波产生共振耦合作用并增强了周围的吸波材料对电磁波的吸收,还能通过结构参数的改变进行吸收波长调谐。此外,文章还探讨了基于石墨烯的化学势对吸波性能进行动态调控。本文研究的结果可以为基于石墨烯结构的可调谐吸波器件的设计提供有用的理论依据和新的思路,而且有望在可调的电磁波吸收材料方面发挥一定作用。
[Abstract]:With the development of terahertz technology, devices that can absorb terahertz wave begin to emerge continuously. However, due to the large size and limited electromagnetic properties, the existing terahertz absorbers have a single absorption frequency. The problem of low tuning depth, so we need to find a small size of adjustable absorber devices to improve the integration of microwave absorber devices based on graphene nanoscale absorbing devices can be used to adjust the absorption of terahertz wave. Graphene is widely used in electromagnetic wave absorption devices because it can make up for the shortage of early wave absorbers. Graphene has remarkable optical, electrical, mechanical, thermal and magnetic properties. Its surface conductivity can be dynamically adjusted by voltage control or chemical doping. Graphene supports surface plasmon resonance at terahertz. Graphene with specific structure can selectively scatter and absorb the incident electromagnetic wave and enhance the local electric field intensity. The graphene tunable absorber proposed in this paper can realize tunable single frequency by changing the structural and material parameters of the model. In this paper, the absorption curves of graphene absorber are calculated by means of finite integration method in frequency domain. The concentric ring and eccentric ring are systematically studied in this paper. Our simulation results show that the coupling of concentric ring can achieve double band absorption, and the gap rotation of the open ring can control the absorption of multi-band. The superposition model can achieve the linear superposition of the absorption peaks. The graphene structure studied in this paper can produce resonance coupling with the incident electromagnetic wave and enhance the absorption of the electromagnetic wave by the surrounding absorbing materials. The absorption wavelength can also be tuned by changing the structure parameters. This paper also discusses the dynamic control of the absorbing property based on the chemical potential of graphene. The results in this paper can provide a useful theoretical basis and a new idea for the design of the tunable absorbing device based on the graphene structure. And it is expected to play a certain role in the adjustable electromagnetic wave absorbing materials.
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ127.11;O441

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本文编号：1606234