石墨烯作為一種新型材料有很多獨(dú)特的性質(zhì),體現(xiàn)在機(jī)械、熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)等多個(gè)方面,從而使石墨烯在微納光子學(xué)器件、表面等離子體、變換光學(xué)、能源、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、生物傳感和信息等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在特定的條件下,石墨烯的光學(xué)性質(zhì)類似于貴金屬,可以支持表面等離子激元的傳播。與傳統(tǒng)貴金屬支持的表面等離子激元比較發(fā)現(xiàn),石墨烯支持的表面等離子激元不僅具有超強(qiáng)的亞波長約束、較低的歐姆損耗、很高的柔韌度等特點(diǎn),而且能夠通過施加偏置電壓或者化學(xué)摻雜等手段來靈活地調(diào)節(jié)石墨烯的電磁特性。此外,在THz到中紅外波段石墨烯支持的表面等離子激元有廣闊的應(yīng)用前景。利用石墨烯表面等離子激元的獨(dú)特性質(zhì)可以構(gòu)建各種各樣的基于表面等離子激元的光波導(dǎo),并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建多種多樣的微納光子學(xué)器件,最終實(shí)現(xiàn)集成的光電芯片。在本文中,首先簡述了研究基于石墨烯材料的光波導(dǎo)的背景和意義、石墨烯的一些基本性質(zhì)、幾類典型的基于石墨烯材料的光波導(dǎo)的研究現(xiàn)狀以及多極方法的基本思想。然后采用多極方法和有限元法,對(duì)兩類涂覆石墨烯的并行電介質(zhì)納米線光波導(dǎo)的模式特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究。具體工作有:（1）采用多極方法對(duì)涂覆石墨烯的對(duì)稱并行電介質(zhì)納米線波... 

【文章來源】：山西大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

當(dāng)費(fèi)米能分別為0.4eV、0.5eV和0.6eV時(shí)，石墨烯電導(dǎo)率的(a)實(shí)部和(b)虛部與工

涂覆石墨烯的并行電介質(zhì)納米線的模式特性研究2D 石墨烯片中的波導(dǎo)模式。為了減小傳播損耗，作者提出了第二種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，如圖 1.2(b)所示的包含 SiO2緩沖層的介質(zhì) Si 負(fù)載的石墨烯納米帶波導(dǎo)。Si 和 SiO2介電常數(shù)的差值很大，這就使得很強(qiáng)的電場從有損耗的石墨烯轉(zhuǎn)移到了無損耗的 SiO2緩沖層，極大地減小了傳播損耗，獲得了更高的品質(zhì)因數(shù)，這樣的光波導(dǎo)更適合于平面集成。此外，進(jìn)一步研究了第三種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，即由兩個(gè)納米尺寸的石墨烯帶組成的側(cè)邊-側(cè)邊結(jié)構(gòu)和上邊-下邊結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)，見圖 1.2(c)和(d)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩石墨烯納米帶的間距較大時(shí)，由于模式混合作用，這兩種波導(dǎo)中都有對(duì)稱模式和反對(duì)稱模式。當(dāng)間距較小時(shí)，在橫向上出現(xiàn)了更多的振蕩模式。這個(gè)特性在超小型多模干涉儀器件的設(shè)計(jì)中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。利用獨(dú)立的石墨烯納米帶能夠支持極大波數(shù)的波導(dǎo)模式這一特點(diǎn)，作者提出了第四種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)：基于獨(dú)立石墨烯帶的環(huán)形納米腔光波導(dǎo)，如圖 1.2(e)，這種波導(dǎo)在遠(yuǎn)紅外范圍內(nèi)支持腔諧振模式。這些光波導(dǎo)的研究有助于超大規(guī)模光電集成的發(fā)展。

第一章 緒論研究發(fā)現(xiàn)：(1)由于有效折射率不匹配于在高折射率對(duì)比界面的法向電位移顯的電場增強(qiáng)現(xiàn)象。(3)因高折射率脊縫隙的厚度進(jìn)行調(diào)整。(4)模擬結(jié)果和的情況下，這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)制的不同，這個(gè)結(jié)構(gòu)的基模集中在低集中在高損耗石墨烯邊緣的基模相比。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]涂覆石墨烯的非對(duì)稱并行電介質(zhì)納米線波導(dǎo)的模式特性分析[J]. 彭艷玲,薛文瑞,衛(wèi)壯志,李昌勇.  物理學(xué)報(bào). 2018(03)
[2]涂覆石墨烯的并行電介質(zhì)納米線中的模式分析[J]. 彭艷玲,薛文瑞,衛(wèi)壯志,李昌勇.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(02)
[3]石墨烯-硅基混合光子集成電路[J]. 肖廷輝,于洋,李志遠(yuǎn).  物理學(xué)報(bào). 2017(21)
[4]基于溶液加工氧化石墨烯的高性能有機(jī)太陽能電池[J]. 田正浩,司長峰,屈文山,郭坤平,潘賽虎,高志翔,徐韜,魏斌.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[5]基于石墨烯的太赫茲方向圖可重構(gòu)天線[J]. 耿莉,謝亞楠,原媛.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2017(03)
[6]基于石墨烯的太赫茲器件研究進(jìn)展[J]. 馮偉,張戎,曹俊誠.  物理學(xué)報(bào). 2015(22)



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