本文選題：太赫茲　切入點(diǎn)：石墨烯　出處：《哈爾濱理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：太赫茲(THz)超常媒質(zhì)電磁誘導(dǎo)透明(EIT)是一種在THz波段用人造周期性結(jié)構(gòu)單元形成的電磁現(xiàn)象,其在THz傳輸?shù)念l域譜上具有一個(gè)典型的透明窗口,對(duì)于慢光、光存儲(chǔ)以及光傳感的實(shí)現(xiàn)具有很重要的意義。然而,周期性結(jié)構(gòu)單元形狀和尺寸的固定使得EIT的透明窗口相對(duì)固定,無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)制,大大制約了器件功能的實(shí)現(xiàn)。本文針對(duì)目前國內(nèi)外的一些可調(diào)諧EIT實(shí)現(xiàn)方式不易、調(diào)制深度不足的特點(diǎn),利用石墨烯在不同外加偏壓下具有變化較大的電導(dǎo)率的屬性,提出了兩種基于石墨烯的可調(diào)諧EIT超常媒質(zhì)結(jié)構(gòu),主要研究工作如下:1、提出一種金-石墨烯交叉型EIT超常媒質(zhì)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)由內(nèi)部的金開口環(huán)結(jié)構(gòu)和外部的閉合石墨烯環(huán)結(jié)構(gòu)相互嵌套而成。為了分析EIT的形成機(jī)理,采用數(shù)值仿真軟件分別對(duì)單獨(dú)的金結(jié)構(gòu)和石墨烯結(jié)構(gòu)進(jìn)行諧振特性研究,對(duì)形成的EIT諧振谷和透明峰處的表面電流進(jìn)行監(jiān)測(cè),仿真結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)具有明-暗模式耦合的特點(diǎn)。通過改變石墨烯的費(fèi)米能級(jí),金-石墨烯結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不同的EIT響應(yīng)特點(diǎn),并對(duì)EIT的可調(diào)諧特性進(jìn)行分析,計(jì)算透明窗口處的調(diào)制深度以及相應(yīng)的群延遲,計(jì)算結(jié)果表明,該結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)幅值調(diào)制和慢光調(diào)制。2、為了獲得EIT固定頻率處透明峰的動(dòng)態(tài)調(diào)制以及更大的調(diào)制深度,提出一種石墨烯-石墨烯超常媒質(zhì)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)由左側(cè)的石墨烯短線條和右側(cè)的雙閉合石墨烯環(huán)組合而成。采用數(shù)值仿真軟件優(yōu)化左右石墨烯間的相對(duì)距離,在此基礎(chǔ)上,分析EIT的形成機(jī)理并證明了該結(jié)構(gòu)明-明模式耦合的特點(diǎn)。通過同時(shí)改變左右兩側(cè)石墨烯結(jié)構(gòu)的費(fèi)米能級(jí),石墨烯-石墨烯結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不同的EIT響應(yīng)特點(diǎn),并對(duì)EIT傳輸與吸收的可調(diào)諧特性進(jìn)行分析,計(jì)算透明窗口處的調(diào)制深度以及群延遲的大小。計(jì)算結(jié)果表明,該結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)在固定頻率處透明峰的幅值調(diào)制和慢光調(diào)制,并具有更大的調(diào)制深度。3、提出一種二粒子耦合模型并與仿真得到的EIT曲線進(jìn)行擬合,擬合曲線與數(shù)值仿真曲線匹配度良好。擬合結(jié)果表明二粒子耦合模型及耦合模式理論分析的準(zhǔn)確性。
[Abstract]:The electromagnetic induced transparency of terahertz (THZ) medium is a kind of electromagnetic phenomenon formed by artificial periodic structure unit in THz band. It has a typical transparent window in the frequency domain spectrum of THz transmission, for slow light. The realization of optical storage and optical sensing is of great significance. However, due to the shape and size of the periodic structure unit, the transparent window of EIT is relatively fixed and can not be dynamically modulated. The realization of the device function is greatly restricted. In this paper, some tunable EIT methods at home and abroad are not easy to be realized and the modulation depth is insufficient. In this paper, the graphene has the properties of varying conductivity under different applied bias voltage. Two kinds of tunable EIT supernormal medium structures based on graphene are proposed. The main research work is as follows: 1. A gold-graphene cross-type EIT supernormal medium structure is proposed. In order to analyze the formation mechanism of EIT, the resonant characteristics of individual gold structure and graphene structure are studied by numerical simulation software. The surface current of the formed EIT resonance valley and transparent peak is monitored. The simulation results show that the structure has the characteristics of light-dark mode coupling. By changing the Fermi level of graphene, the gold-graphene structure presents different characteristics of EIT response. The tunable characteristics of EIT are analyzed, the modulation depth at transparent window and the corresponding group delay are calculated. The results show that, This structure can realize amplitude modulation and slow light modulation. In order to obtain the dynamic modulation of transparent peak at fixed frequency of EIT and to increase the modulation depth, a novel graphene graphene supernormal medium structure is proposed. The structure consists of short graphene lines on the left and double closed graphene rings on the right. The relative distance between the left and right graphene is optimized by numerical simulation software. The formation mechanism of EIT is analyzed and the characteristics of the coupling between the open and open modes are proved. By simultaneously changing the Fermi level of the graphene structure on the left and right sides, the graphene graphene structure presents different EIT response characteristics. The tunable characteristics of EIT transmission and absorption are analyzed and the modulation depth and group delay at the transparent window are calculated. The results show that the structure can realize the amplitude modulation and slow light modulation of the transparent peak at fixed frequency. A two-particle coupling model is proposed and fitted with the simulated EIT curve. The fitting results show that the two-particle coupling model and the theoretical analysis of the coupling mode are accurate.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ127.11;O441.4

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本文編號(hào)：1677043