电磁波在基于石墨烯的复杂结构中的传播性质

发布时间：2017-07-16 19:31

  本文关键词：电磁波在基于石墨烯的复杂结构中的传播性质

  更多相关文章： 石墨烯 表面等离激元 非线性介质 旋电平板 色散特性 传播长度

【摘要】：表面等离激元(Surface Piasmon Polaritions,简称SPPs)作为突破传统光学系统的衍射极限的一种有效途径,对集成光学的发展具有越来越重要的作用。但在传统贵金属表面上传播的SPPs有诸多不利因素,限制了SPPs的发展。而石墨烯作为一种新颖的等离子体材料,相比于贵金属,拥有更多的调控参量,更低的损耗,更好的局域性。所以,对石墨烯中的SPPs特性的进行研究,将对新型SPPs器件的开发与使用提供理论支持。本文分析了石墨烯覆盖的各向异性Kerr非线性介质表面和夹在两层石墨烯之间的旋电介质平板上的SPPs的性质。把石墨烯模拟为无限薄的表面电导率,根据麦克斯韦方程组和边界条件导出了SPPs的色散关系。借助于Matlab软件对模型进行数值模拟,数值结果表明,对于非线性情况,当表面等离激元的传播常数小于某个临界值时,其色散曲线出现“双稳”态。改变石墨烯的化学势、光强或非线性系数可以有效地控制表面等离激元的色散和传播性质。对于旋电平板情况,可以通过调节外加磁场和石墨烯的化学势来对声频支和光频支的色散关系和传播长度进行灵活的调控。而且由于外加磁场引起的SPPs的非倒易传播特性也相当明显。结果给我们提供了一种调节和改善SPPs的色散和传播特性的方法。这种方法可能有助于我们设计相关的等离子体激元器件。
【关键词】：石墨烯 表面等离激元 非线性介质 旋电平板 色散特性 传播长度
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN011;O613.71
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 集成光学研究背景10-11
• 1.3 表面等离激元概述11-13
• 1.3.1 表面等离激元的发展11-12
• 1.3.2 表面等离子体波导研究现状12-13
• 1.4 论文的结构安排13-15
• 第二章 表面等离激元的原理和特性15-22
• 2.1 金属的光频特性15-18
• 2.2 介质与金属分界面上的表面等离激元的色散特性18-19
• 2.3 表面等离激元的特征参数19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 石墨烯表面等离激元概述22-28
• 3.1 石墨烯的结构与性质22-23
• 3.2 石墨烯表面等离激元的光学特性23-24
• 3.3 石墨烯表面等离激元的优势24-25
• 3.4 石墨烯表面等离激元的研究现状25-27
• 3.5 本章小结27-28
• 第四章 沿石墨烯薄层传播的非线性表面等离激元28-36
• 4.1 理论描述28-31
• 4.2 数值结果和讨论31-34
• 4.3 本章小结34-36
• 第五章 夹在两层石墨烯之间的旋电平板中的表面等离激元36-46
• 5.1 双层石墨烯结构概述36-37
• 5.2 模型和基本理论37-40
• 5.3 数值模拟和讨论40-45
• 5.4 本章小结45-46
• 第六章 总结与展望46-48
• 6.1 总结46
• 6.2 展望46-48
• 参考文献48-55
• 致谢55-56
• 攻读学位期间发表的论文56-57
• 作者简历57

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本文编号：550251