涂覆石墨烯的椭圆形介质纳米线的模式分析
发布时间：2021-02-21 19:37
石墨烯是一种单层碳原子紧密堆积而成的二维结构,有着诸多独特的光学特性,包括:可调的表面电导率,在中红外波段有超强的模式束缚性与电磁波耦合能力。石墨烯可以作为表面等离子激元的传输载体,常常被用来代替传统金属材料如:金、银、铜等。涂覆石墨烯的表面等离子（GSP）波导比基于金属的波导有更多的优越性,包括:频带可调范围宽（红外到太赫兹波段）,超强的模式约束力,欧姆损耗低。利用这些特性,大量基于石墨烯的表面等离子波导结构被相继提出。现有研究中基于石墨烯的圆形纳米线结构解决了边缘损耗的问题,但依然存在传播损耗较大的缺点,导致波导的传播长度较短。涂覆石墨烯的椭圆形介质纳米线波导可以有效增大工作波长与石墨烯费米能的可调范围,增强波导的束缚性,减少传播损耗,有效增大传播长度。本文具体工作如下:（1）设计了一种涂覆单层石墨烯的椭圆形电介质纳米线光波导。采用分离变量法和有限元法,借助Mathieu函数研究了工作波长、结构参数以及石墨烯的费米能对前5个模式的有效折射率实部、传播长度与品质因数等模式特性的影响。比较了在不同工作波长与石墨烯的费米能下,圆形电介质纳米线和椭圆形电介质纳米线的有效折射率实部和传播长度...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于石墨烯的三槽波导横截面示意图[42]
涂覆石墨烯的椭圆形介质纳米线的模式分析42016年RuiXing和ShuishengJian等人设计了一种具有场增强功能的涂覆石墨烯的三槽波导[42]。图1.1所示，为该波导横截面示意图，由三个凹槽组成，在其内部侧表面涂覆石墨烯。电场可被紧密约束在沟槽中，中间沟槽的场增强可达2000倍。讨论了用贵金属金替换石墨烯时场增强的效果，较高工作频率下涂覆石墨烯的比涂覆金的场增强更高。此外，该波导结构还具有几何形状简单，制作难度低等优点。同时，也存在一定的缺陷，这种矩形结构与凹槽的存在，会有固有的边缘损产生，使传播长度减校图1.2新型混合石墨烯槽波导(HGDSW)横截面示意图[54]2019年，XueqingHe等人设计了如图1.2所示的新型石墨烯混合槽波导[54]，研究了基础混合模式（TM极化）的模式特性，包括有效折射率、归一化模式面积、传播长度。结果表明，所提出的HGDSW中的混合模式可以通过该波导的几何结构参数和石墨烯的化学势来调节。此外，HGDSW还能支持太赫兹波长下的低损耗和有效的深度亚波长光传输，同时达到了整体高性能。此外，还可以实现两个平行的HGDSWs之间的超低串扰。HGDSW在光场的超紧密集成中有潜在能力。1.3.2涂覆石墨烯的纳米线波导图1.3GN的横截面示意图[45,55]
涂覆石墨烯的椭圆形介质纳米线的模式分析42016年RuiXing和ShuishengJian等人设计了一种具有场增强功能的涂覆石墨烯的三槽波导[42]。图1.1所示，为该波导横截面示意图，由三个凹槽组成，在其内部侧表面涂覆石墨烯。电场可被紧密约束在沟槽中，中间沟槽的场增强可达2000倍。讨论了用贵金属金替换石墨烯时场增强的效果，较高工作频率下涂覆石墨烯的比涂覆金的场增强更高。此外，该波导结构还具有几何形状简单，制作难度低等优点。同时，也存在一定的缺陷，这种矩形结构与凹槽的存在，会有固有的边缘损产生，使传播长度减校图1.2新型混合石墨烯槽波导(HGDSW)横截面示意图[54]2019年，XueqingHe等人设计了如图1.2所示的新型石墨烯混合槽波导[54]，研究了基础混合模式（TM极化）的模式特性，包括有效折射率、归一化模式面积、传播长度。结果表明，所提出的HGDSW中的混合模式可以通过该波导的几何结构参数和石墨烯的化学势来调节。此外，HGDSW还能支持太赫兹波长下的低损耗和有效的深度亚波长光传输，同时达到了整体高性能。此外，还可以实现两个平行的HGDSWs之间的超低串扰。HGDSW在光场的超紧密集成中有潜在能力。1.3.2涂覆石墨烯的纳米线波导图1.3GN的横截面示意图[45,55]
本文编号：3044819
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于石墨烯的三槽波导横截面示意图[42]
涂覆石墨烯的椭圆形介质纳米线的模式分析42016年RuiXing和ShuishengJian等人设计了一种具有场增强功能的涂覆石墨烯的三槽波导[42]。图1.1所示，为该波导横截面示意图，由三个凹槽组成，在其内部侧表面涂覆石墨烯。电场可被紧密约束在沟槽中，中间沟槽的场增强可达2000倍。讨论了用贵金属金替换石墨烯时场增强的效果，较高工作频率下涂覆石墨烯的比涂覆金的场增强更高。此外，该波导结构还具有几何形状简单，制作难度低等优点。同时，也存在一定的缺陷，这种矩形结构与凹槽的存在，会有固有的边缘损产生，使传播长度减校图1.2新型混合石墨烯槽波导(HGDSW)横截面示意图[54]2019年，XueqingHe等人设计了如图1.2所示的新型石墨烯混合槽波导[54]，研究了基础混合模式（TM极化）的模式特性，包括有效折射率、归一化模式面积、传播长度。结果表明，所提出的HGDSW中的混合模式可以通过该波导的几何结构参数和石墨烯的化学势来调节。此外，HGDSW还能支持太赫兹波长下的低损耗和有效的深度亚波长光传输，同时达到了整体高性能。此外，还可以实现两个平行的HGDSWs之间的超低串扰。HGDSW在光场的超紧密集成中有潜在能力。1.3.2涂覆石墨烯的纳米线波导图1.3GN的横截面示意图[45,55]
涂覆石墨烯的椭圆形介质纳米线的模式分析42016年RuiXing和ShuishengJian等人设计了一种具有场增强功能的涂覆石墨烯的三槽波导[42]。图1.1所示，为该波导横截面示意图，由三个凹槽组成，在其内部侧表面涂覆石墨烯。电场可被紧密约束在沟槽中，中间沟槽的场增强可达2000倍。讨论了用贵金属金替换石墨烯时场增强的效果，较高工作频率下涂覆石墨烯的比涂覆金的场增强更高。此外，该波导结构还具有几何形状简单，制作难度低等优点。同时，也存在一定的缺陷，这种矩形结构与凹槽的存在，会有固有的边缘损产生，使传播长度减校图1.2新型混合石墨烯槽波导(HGDSW)横截面示意图[54]2019年，XueqingHe等人设计了如图1.2所示的新型石墨烯混合槽波导[54]，研究了基础混合模式（TM极化）的模式特性，包括有效折射率、归一化模式面积、传播长度。结果表明，所提出的HGDSW中的混合模式可以通过该波导的几何结构参数和石墨烯的化学势来调节。此外，HGDSW还能支持太赫兹波长下的低损耗和有效的深度亚波长光传输，同时达到了整体高性能。此外，还可以实现两个平行的HGDSWs之间的超低串扰。HGDSW在光场的超紧密集成中有潜在能力。1.3.2涂覆石墨烯的纳米线波导图1.3GN的横截面示意图[45,55]
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