1 国防科技大学 电子科学与工程学院, 长沙 410073
2 长沙理工大学 物理与电子科学学院, 长沙 410114
为了研究当单层石墨烯位于多层Fabry-Pérot(F-P)谐振腔中时, 系统近全吸波模式与多层F-P谐振腔数目之间的关系, 同时提高系统对吸波模式的调控能力, 采用严格耦合波分析法, 对石墨烯多层F-P谐振腔系统的吸波响应进行了研究, 分析了临界耦合条件下双层和3层F-P谐振腔结构的光谱响应特征。结果表明, 双层和3层F-P谐振腔可调谐近全吸波体, 分别形成了两个99%以上和3个96%以上的近全吸波模式; 通过对石墨烯掺杂可以实现对3层F-P谐振腔系统吸波特性的调节, 通过改变3层谐振腔的结构可以控制系统吸收模式的数量和相对位置。该研究为可调近全吸波系统引入更丰富的吸波线型。
光学器件 吸波体 严格耦合波分析 Fabry-Pérot谐振 石墨烯 optical devices absorber rigorous coupled-wave analysis Fabry-Pérot resonance graphene
1 中电科网络空间安全研究院有限公司, 北京 100166
2 中国电子科技集团有限公司 电子科学研究院, 北京 100093
3 长沙理工大学 物理与电子科学学院, 长沙 410114
为了实现石墨烯的双模吸收, 将石墨烯条带嵌入到缺陷光子晶体, 采用严格耦合波法进行了仿真研究, 并进行了关键参量的影响分析。发现由于Fabry-Pérot谐振和表面等离子激元共振的共同作用, 系统在5.1537THz和5.1970THz处获得了两个完美吸收模式, 此时结构阻抗等于自由空间阻抗。结果表明, 电调谐石墨烯化学势不仅能够改变模式数目, 还能够改变模式的耦合程度；当化学势为0.7eV时, 两吸收模完全耦合；调节石墨烯条带的几何尺寸也能控制模式的耦合程度；当入射光偏离垂直入射时, 模式数目直接受偏角大小的影响。该研究为太赫兹器件吸收谱的重构提供了思路。
光学器件 石墨烯吸波体 Fabry-Pérot谐振 表面等离子激元共振 模式耦合 optical devices graphene absorber Fabry-Pérot resonance surface plasmon polaritons resonance mode coupling
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025006
国防科技大学 电子科学与工程学院, 长沙 410073
为了更加有效地利用亚波长光栅/介质波导结构调控Fano共振,使用石墨烯介质堆栈代替石墨烯单层作为缓冲层,采用严格耦合波分析方法仿真改进后的结构,研究了堆栈单元中纳米级介质厚度增强石墨烯电导率的变化对整个堆栈结构等效介电常数的影响。结果表明,若系统作为高效光开关使用,则所需的石墨烯化学势改变由原来的0.06eV减小到了0.02eV,且开关调制深度高达94%; 若系统作为可调谐吸波体使用,则其频率调制深度由原来的0.14THz增加到了0.36THz,大大扩展了吸收谱的调节范围。改进的结构提高了系统调控Fano的能力。
光栅 石墨烯介质堆栈 严格耦合波分析 Fano共振 gratings graphene-dielectric stack rigorous coupled-wave analysis Fano resonance
