检索结果-内蒙古大学图书馆

中国激光 2021年第23期48卷 184-194页

作者：吕宇玲延凤平杜雪梅王伟北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044

研究了一种由十字形石墨烯图案和4L形石墨烯图案构成且对偏振及角度不敏感的类电磁诱导透明超材料结构,而图案的对称性会导致该超材料结构在太赫兹波段表现出优异的偏振不敏感特性。结果表明,在横电(TE)偏振和横磁(TM)偏振的条件下,当... 详细信息

研究了一种由十字形石墨烯图案和4L形石墨烯图案构成且对偏振及角度不敏感的类电磁诱导透明超材料结构,而图案的对称性会导致该超材料结构在太赫兹波段表现出优异的偏振不敏感特性。结果表明,在横电(TE)偏振和横磁(TM)偏振的条件下,当太赫兹波的入射角度在0°~60°之间变化时,透射峰的强度均可保持在0.75以上,表现出良好的入射角不敏感特性。通过对拆分结构的透射谱、谐振频率处电场强度及表面电流分布进行分析,研究类电磁诱导透明效应产生的物理机制,进一步分析谐振单元的长度对类电磁诱导透明窗口的影响。结果表明,该超材料结构在太赫兹波段具有明显的慢光效应和较高的折射率灵敏度。通过改变石墨烯的费米能级可以同时对透明窗口、群延时及折射率灵敏度进行调控,该性质在光缓存器件和传感器领域有重要的应用价值。

关键词：材料超材料类电磁诱导透明太赫兹石墨烯偏振及角度不敏感

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太赫兹波段主动可调类电磁诱导透明超材料特性研究

太赫兹波段主动可调类电磁诱导透明超材料特性研究

引用

作者：吕宇玲北京交通大学

学位级别：硕士

电磁诱导透明(Electromagnetically induced transparency,EIT)效应是一种原子物理现象,表现为材料对入射波的吸收率降低,呈现出“透明”。传统的实现条件需要超低温和强光泵浦,严重限制了其应用,而超材料可以避免严苛的条件实现类EIT... 详细信息

电磁诱导透明(Electromagnetically induced transparency,EIT)效应是一种原子物理现象,表现为材料对入射波的吸收率降低,呈现出“透明”。传统的实现条件需要超低温和强光泵浦,严重限制了其应用,而超材料可以避免严苛的条件实现类EIT。目前太赫兹波段的类EIT超材料大多为被动调控,不能满足实际应用要求。研究主动可调的类EIT超材料,在光缓存、传感器、调制器等领域具有重要意义。本论文研究了基于石墨烯和砷化镓的超材料结构,探讨了太赫兹波段的主动可调类EIT超材料的相关特性,主要工作如下:1、研究了一种基于石墨烯材料的对入射波的偏振方向和入射角度不敏感的主动可调类EIT超材料结构。首先利用石墨烯条和两个L形石墨烯谐振单元构成超材料结构,明-明模式耦合形成了类EIT效应。然后将图案进行旋转和镜像,得到由十字形结构和4L形结构组成的超材料结构。探究了该超材料结构产生类EIT效应的物理机制,并进一步分析了超材料结构的几何参数、入射波的偏振方向和入射角度对透明窗口的影响,可以有效地应用于全向器件的制作。研究了该超材料结构的主动可调性,控制石墨烯材料的费米能级可实现对透明窗口的主动调控。计算得出在所设定的石墨烯费米能级调节范围内,该超材料结构的折射率灵敏度最高可达411 GHz/RIU,最大群时延可达0.81 ps,可在高灵敏度折射率传感方面发挥重要作用,并且在光缓存领域具有应用潜质。2、设计了一种基于石墨烯材料的双波段可选调控类EIT超材料结构。将两个双开口石墨烯环与石墨烯条进行暗-明-暗模式耦合,分别在1.19 THz和1.57 THz处同时产生了透明窗口。通过拆分结构,结合三粒子耦合模型分析了超材料结构实现双波段透明窗口的原因,研究了开口环开口大小、开口环结构与石墨烯条之间距离对透明窗口的影响。通过调节石墨烯材料的费米能级实现了透明窗口和群时延窗口的选择调控,可选调控性能优异,具有制造太赫兹波调制器的潜力。3、提出了一种由金属材料和砷化镓材料组成的超材料结构,通过调节外加红外光强度,耦合模式从明-暗模式变为明-明模式,先后在0.91 THz和1.59 THz附近产生了明显的类EIT效应。结合电场电流分布分析了两个波段透明窗口形成的物理机制,探究了砷化镓宽度及两种结构之间的距离对两个透明窗口的影响,计算出两个透明窗口的最大群时延分别可达4.64 ps和2.18 ps,折射率灵敏度分别为103 GHz/RIU和133 GHz/RIU,在光信息处理方面具有巨大的应用价值,并具有折射率传感的能力。

关键词：太赫兹超材料类电磁诱导透明主动可调偏振及角度不敏感双波段群时延折射率传感

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