基于石墨烯-介质光栅的动态可调的广角太赫兹吸收器

发布时间：2022-02-26 21:37

　　太赫兹波是指0.1 THz到10 THz频带内的电磁波,它处于从宏观经典理论到微量子论以及从电子学到光子学的过渡区域。太赫兹波具有卓越的物理特性,已经在医疗、安检等领域广泛使用,在未来移动通信技术领域也展现出了巨大前景。基于光栅结构的太赫兹吸收器利用电磁波与物质的相互作用,将辐射能转化为其他形式的能量,是太赫兹技术中的基本器件。当下的光栅结构太赫兹吸收器往往工作频率单一、对入射光偏振态敏感,与太赫兹器件小型化、集成化的发展趋势不符。石墨烯由于其独特的能级结构,与电磁波发生强相互作用,且这种相互作用具有动态可调的特性,因此石墨烯在设计动态可调器件方面应用广泛。本文设计研究了基于石墨烯光栅的可调谐太赫兹吸收器,具体内容如下:理论分析和仿真设计一种基于双层石墨烯光栅结构的可调谐太赫兹吸收器,由双层石墨烯、介电光栅和底部金属衬底组成。结果显示,当石墨烯的化学势从10me V增加到150 me V时,该吸收器的吸收频率从1.015 THz移动至1.165 THz,同时吸收效率可以达到99%。通过对该器件吸收频率下电磁分量近场分布的研究,发现高效的吸收源自双层石墨烯之间的磁共振。进一步通过设计几何... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 吸收器概述
        1.2.1 依据带宽程度的区分
        1.2.2 依据吸收峰数量的区分
        1.2.3 依据对入射角敏感程度的区分
        1.2.4 依据对偏振敏感程度的区分
    1.3 石墨烯概述
    1.4 研究内容
第二章 可调广角太赫兹吸收器的理论基础
    2.1 引言
    2.2 吸收器的理论基础
        2.2.1 利用法布里-珀罗共振加强局域场
        2.2.2 利用上层金属结构电磁共振加强局域场
        2.2.3 利用表面等离子体激元共振加强局域场
        2.2.4 利用上下层金属结构产生反平行电流加强局域场
    2.3 石墨烯实现调控的理论依据
    2.4 仿真模拟方法
    2.5 本章小结
第三章 基于石墨烯-介质光栅的广角太赫兹吸收器
    3.1 引言
    3.2 石墨烯的调控方式
    3.3 太赫兹吸收器件设计
        3.3.1 材料设置
        3.3.2 结构设计与仿真
        3.3.3 结构参数对吸收谱的影响
        3.3.4 广角特性评估
    3.4 基于太赫兹吸收器的扩展功能设计和探究
        3.4.1 三层石墨烯-硅层太赫兹吸收器的设计和探究
        3.4.2 超单元形式宽带太赫兹吸收器的设计和探究
    3.5 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 全文总结
    4.2 展望
参考文献
附录1 绘制二维吸收谱图的MATLAB程序
附录2 绘制一维吸收谱图的MATLAB程序
附录3 绘制吸磁场图及电流密度分布的MATLAB程序
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]利用高阶表面等离子体共振实现窄带完美吸收[J]. 岳嵩,王然,侯茂菁,黄刚,张紫辰.  红外与激光工程. 2020(05)



本文编号：3645020