可调谐石墨烯太赫兹超材料的理论研究
发布时间：2022-01-04 12:37
电磁诱导透明（EIT）现象最早在量子系统中被发现,其原理是量子间发生了相消干涉,导致本来应该被材料吸收的电磁波可以透过材料进行传输。这种现象存在很广阔的应用前景,但是因为其实现条件比较苛刻,现有的技术水平无法支持,电磁诱导透明现象在现实中的应用被大大限制。而在太赫兹超材料中的类EIT现象所需条件比较容易实现,这提升了其应用价值,在超材料中将各个谐振元件制备成周期性的单元结构,这样就可以实现电磁诱导透明。但是现有的超材料中结构单元一旦固定,使得EIT的透明窗口也随之固定,其传输特性无法动态调谐,使得应用范围受到限制。本文针对国内外现存技术对EIT现象不易调谐和调谐深度不足等问题,设计了两种可调谐石墨烯太赫兹超材料。1、设计了一种基于石墨烯调谐的太赫兹EIT超材料,该结构单元由两个相互垂直成T型的石墨烯条组成,在超材料边缘设置一层金属电极用于外加电压。通过改变石墨烯结构以及在超材料两端施加电压对其进行仿真,结果表明该结构是明-暗模式相互耦合。通过改变石墨烯结构进行仿真时,当费米能级从0.1e V到0.3e V变化时,电磁诱导透明峰可以在0.32-0.47THz范围内进行调制,调制深度为32...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
a)蓝宝石衬底上的周期超材料阵列，b)具有几何参数的超材料单元的微观图像
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文3图1-2所示，模拟了独立谐振器和耦合结构的透射光谱a)室温下金属内部SRR的LC共振，b)不同温度下金属外部CRR的偶极共振，c)不同温度下超导-金属杂化结构的EIT共振峰Fig.1-2SimulatedtransmissionspectraoftheisolatedresonatorsandcoupledPITstructure.a)LCresonanceofmetallicinnerSRRatroomtemperature,b)DipoleresonanceofouterCRRatvarioustemperatures,c)EITresonancepeakinhybridsuperconductor-metalstructureatvarioustemperatures2.基于半导体调谐的可调谐太赫兹超材料2018年，天津大学MaoshengYang等人设计了一种基于半导体调谐的太赫兹超材料[17]，如图1-3所示，该结构第一层由一个竖直长条作为明模式和两个单开口环作为暗模式以及填充的半导体硅组成，第二层则是聚酰亚胺衬底，几何参数为：Px=58μm，Py=120μm，L=86μm，s=7μm，ω=5μm，R1=15μm，R2=10μm，m=7μm，n=28μm，θ=37°。对其进行仿真，得到了超材料在不同电导率下的透射曲线，如图1-4所示，可以发现随电导率的改变，透明窗口的位置和幅度也随之改变，调控效率可达到66%。
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文4图1-3单元结构与尺寸：a)单元结构，b)SRR结构，c)CW结构Fig.1-3Unitstructureandsize:a)Unitstructure,b)SRRstructure,c)CWstructure图1-4不同电导率下的透射谱a)σ=1S/m,b)σ=1000S/m,c)σ=3000S/m,d)σ=5000S/m,e)σ=7000S/m,f)σ=15000S/mFig.1-4Transmissionspectraunderdifferentconductivitiesa)σ=1S/m,b)σ=1000S/m,c)σ=3000S/m,d)σ=5000S/m,e)σ=7000S/m,f)σ=15000S/m
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于石墨烯的宽带太赫兹可调超表面线偏振转换器[J]. 张洪滔,程用志,黄木林. 光电工程. 2019(08)
[2]太赫兹液晶可调谐功能器件[J]. 冀允允,范飞,于建平,许士通,程洁嵘,王湘晖,常胜江. 中国激光. 2019(06)
[3]一种光控的电磁诱导透明太赫兹超材料[J]. 王娅茹,梁兰菊,杨茂生,王旭娟,王岩. 激光与光电子学进展. 2019(04)
[4]石墨烯的化学奥秘及研究进展[J]. 龙威,黄荣华. 洛阳理工学院学报(自然科学版). 2012(01)
[5]控制光速的有效方法——电磁诱导透明的原理和应用[J]. 孙江,黄蕊. 物理通报. 2007(06)
硕士论文
[1]基于MEMS技术太赫兹波段超材料器件的研究[D]. 王蕾.哈尔滨理工大学 2015
本文编号：3568351
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
a)蓝宝石衬底上的周期超材料阵列，b)具有几何参数的超材料单元的微观图像
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文3图1-2所示，模拟了独立谐振器和耦合结构的透射光谱a)室温下金属内部SRR的LC共振，b)不同温度下金属外部CRR的偶极共振，c)不同温度下超导-金属杂化结构的EIT共振峰Fig.1-2SimulatedtransmissionspectraoftheisolatedresonatorsandcoupledPITstructure.a)LCresonanceofmetallicinnerSRRatroomtemperature,b)DipoleresonanceofouterCRRatvarioustemperatures,c)EITresonancepeakinhybridsuperconductor-metalstructureatvarioustemperatures2.基于半导体调谐的可调谐太赫兹超材料2018年，天津大学MaoshengYang等人设计了一种基于半导体调谐的太赫兹超材料[17]，如图1-3所示，该结构第一层由一个竖直长条作为明模式和两个单开口环作为暗模式以及填充的半导体硅组成，第二层则是聚酰亚胺衬底，几何参数为：Px=58μm，Py=120μm，L=86μm，s=7μm，ω=5μm，R1=15μm，R2=10μm，m=7μm，n=28μm，θ=37°。对其进行仿真，得到了超材料在不同电导率下的透射曲线，如图1-4所示，可以发现随电导率的改变，透明窗口的位置和幅度也随之改变，调控效率可达到66%。
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文4图1-3单元结构与尺寸：a)单元结构，b)SRR结构，c)CW结构Fig.1-3Unitstructureandsize:a)Unitstructure,b)SRRstructure,c)CWstructure图1-4不同电导率下的透射谱a)σ=1S/m,b)σ=1000S/m,c)σ=3000S/m,d)σ=5000S/m,e)σ=7000S/m,f)σ=15000S/mFig.1-4Transmissionspectraunderdifferentconductivitiesa)σ=1S/m,b)σ=1000S/m,c)σ=3000S/m,d)σ=5000S/m,e)σ=7000S/m,f)σ=15000S/m
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于石墨烯的宽带太赫兹可调超表面线偏振转换器[J]. 张洪滔,程用志,黄木林. 光电工程. 2019(08)
[2]太赫兹液晶可调谐功能器件[J]. 冀允允,范飞,于建平,许士通,程洁嵘,王湘晖,常胜江. 中国激光. 2019(06)
[3]一种光控的电磁诱导透明太赫兹超材料[J]. 王娅茹,梁兰菊,杨茂生,王旭娟,王岩. 激光与光电子学进展. 2019(04)
[4]石墨烯的化学奥秘及研究进展[J]. 龙威,黄荣华. 洛阳理工学院学报(自然科学版). 2012(01)
[5]控制光速的有效方法——电磁诱导透明的原理和应用[J]. 孙江,黄蕊. 物理通报. 2007(06)
硕士论文
[1]基于MEMS技术太赫兹波段超材料器件的研究[D]. 王蕾.哈尔滨理工大学 2015
本文编号：3568351
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3568351.html
