基于石墨烯超材料的多带太赫兹吸收器研究

发布时间：2021-05-12 05:05

　　超材料指的是具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料。利用超材料可以实现对电磁波性能的任意“裁剪”,从而可获得如负折射率、完美透镜以及电磁隐身等奇特的电磁性能。近年来,基于石墨烯超材料的太赫兹完美吸收器已经引起研究人员的广泛关注。与传统金属超材料相比较,石墨烯超材料最引人入胜的特性是能通过外加激励对其电磁特性主动调谐,从而实现对吸收性能的调谐。然而,如何设计多吸收带、结构简单、调谐方式灵活和调谐范围广的石墨烯超材料太赫兹完美吸收器仍然是一个挑战。本论文基于石墨烯超材料设计了双带、四带以及双宽带的太赫兹吸收器,并通过软件数值模拟对其吸收特性进行了详细分析。主要研究内容如下:一、基于图案化石墨烯的太赫兹超材料吸收器:（a）圆盘和圆环型石墨烯结构堆叠的双带太赫兹吸收器。数值模拟结果表明,在4.58THz和7.89THz该吸收器实现近乎完美吸收。由于垂直堆叠的设计分离了层间的光学响应,再结合石墨烯可通过外加电压改变其费米能级的特性,从而实现主动的和独立的调节两个吸收峰,对应的频移达到29.5%和54.1%。此外,该吸收器对入射光极化方向不敏感;在TE和TM极化下,入射... 

【文章来源】：四川师范大学四川省

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 太赫兹
        1.1.2 超材料
        1.1.3 超材料完美吸收器
    1.2 石墨烯材料
    1.3 基于石墨烯超材料太赫兹吸收器的研究进展
        1.3.1 基于图案化石墨烯超材料的吸收器
        1.3.2 基于非图案化石墨烯超材料的吸收器
        1.3.3 基于石墨烯和金属复合结构超材料的吸收器
        1.3.4 基于石墨烯超材料的多频以及宽带吸收器
    1.4 本论文的研究意义和内容安排
2 仿真模型建立与吸收机理
    2.1 石墨烯的光电导率模型
    2.2 石墨烯表面等离体激元
    2.3 电磁共振理论
    2.4 CST软件和仿真步骤
3 基于图案化石墨烯的太赫兹吸收器
    3.1 引言
    3.2 可独立调谐双带太赫兹吸收器
        3.2.1 模型设计与参数
        3.2.2 仿真结果与吸收机理分析
        3.2.3 石墨烯费米能级和结构参数对吸收的影响
        3.2.4 入射角和极化角度对吸收的影响
    3.3 可调谐的四带和双宽带太赫兹吸收器
        3.3.1 模型设计与参数
        3.3.2 仿真结果与分析
        3.3.3 石墨烯费米能级和入射角对吸收的影响
4 基于非图案化石墨烯的太赫兹吸收器
    4.1 模型设计与参数
    4.2 仿真结果与吸收机理分析
    4.3 石墨烯费米能级对吸收的影响
    4.4 几何参数和入射角对吸收的影响
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在校期间研究成果



本文编号：3182789