本文關(guān)鍵詞：可調(diào)諧混合模式波導(dǎo)特性模擬研究

  更多相關(guān)文章： 太赫茲波 調(diào)制器 石墨烯

【摘要】：太赫茲(terahertz,THz)波在電磁波譜中處于微波和紅外輻射之間,位于電子學(xué)到光子學(xué)過渡的區(qū)域,在基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用中都具有廣闊的應(yīng)用前景,如在成像、短程無線通信和生物樣品探測(cè)等方面。設(shè)計(jì)新型的可調(diào)諧波導(dǎo)器件對(duì)于THz技術(shù)的發(fā)展是非常重要的。作為一種典型的表面等離子激元波導(dǎo)結(jié)構(gòu),混合模式波導(dǎo)(dielectric loaded surface plasmons,DLSPs),即將一薄層介質(zhì)層集成在襯底上,具有彎曲損耗小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和限制作用強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。另外,石墨烯具有遷移率高、可調(diào)諧性能好和良好的模式限制作用,可以作為可調(diào)諧波導(dǎo)器件設(shè)計(jì)的良好的平臺(tái)。為提高改善波導(dǎo)器件的可調(diào)諧特性,基于DLSPs結(jié)構(gòu),我們采用有限元法模擬研究了混合模式波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的傳輸特性,主要結(jié)果如下:(1)采用半導(dǎo)體In Sb作為襯底,通過溫控方法改變襯底的載流子濃度,研究了THz波段DLSPs波導(dǎo)的可調(diào)諧性質(zhì),結(jié)果表明溫度在300 K到600 K范圍內(nèi)改變時(shí),傳播長(zhǎng)度的調(diào)制深度可以達(dá)到80%以上。(2)通過在介質(zhì)層和金屬襯底之間引入多層的graphene-Al2O3結(jié)構(gòu)單元,在近紅外波段研究了DLSPs波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧特性,并考慮了石墨烯的Fermi能級(jí),單元結(jié)構(gòu)的周期數(shù)和工作頻率等因素的影響。結(jié)果表明Fermi能級(jí)在0.1 e V到0.45 e V范圍內(nèi)改變時(shí)傳播長(zhǎng)度的調(diào)制深度可以達(dá)到約70%。(3)以石墨烯作為有源區(qū),模擬研究了THz波段DLSPs波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧性能。在THz波段由于光子能量較低,帶內(nèi)躍遷起重要作用。結(jié)果表明隨著頻率增大,傳播模的有效折射系數(shù)和傳播長(zhǎng)度增大。當(dāng)有源區(qū)單元結(jié)構(gòu)周期為8,Fermi能級(jí)在0.1到1.0 e V范圍內(nèi)改變時(shí)傳播長(zhǎng)度的調(diào)制深度可以達(dá)到94%以上。此外,通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),模式限制作用和傳播長(zhǎng)度可以同時(shí)提高。
【關(guān)鍵詞】：太赫茲波 調(diào)制器 石墨烯
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN814
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-12
• 1.1 引言7-10
• 1.1.1 THz波介紹7-8
• 1.1.2 表面等離子激元8-9
• 1.1.3 石墨烯簡(jiǎn)介9-10
• 1.2 表面等離子激元波導(dǎo)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本論文的研究意義和主要內(nèi)容11-12
• 第二章 計(jì)算方法與內(nèi)容12-16
• 2.1 石墨烯12-13
• 2.2 InSb13-14
• 2.3 Comsol Multiphysics14-16
• 第三章 半導(dǎo)體襯底的DLSPs波導(dǎo)對(duì)THz波的可調(diào)節(jié)特性研究16-25
• 3.1 結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)16-17
• 3.2 結(jié)果和討論17-24
• 3.3 本章小結(jié)24-25
• 第四章 近紅外波段基于石墨烯DLSPs波導(dǎo)的可調(diào)諧特性研究25-33
• 4.1 結(jié)構(gòu)模型和調(diào)制機(jī)制25-26
• 4.2 結(jié)果和討論26-32
• 4.3 本章小結(jié)32-33
• 第五章 THz波段基于石墨烯DLSPs波導(dǎo)的可調(diào)諧特性研究33-41
• 5.1 波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)制機(jī)制33-34
• 5.2 結(jié)果和討論34-40
• 5.3 本章小結(jié)40-41
• 第六章 結(jié)論與展望41-43
• 6.1 結(jié)論41-42
• 6.2 展望42-43
• 參考文獻(xiàn)43-48
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果48-49
• 致謝49-50

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 王文娟;王興妍;黃輝;崔海林;苗昂;李軼群;任曉敏;黃永清;;新型長(zhǎng)波長(zhǎng)可調(diào)諧光電探測(cè)器[J];光電子·激光;2006年11期

2 于俊華,趙玉峰,張華,張中華;S_2激光的可調(diào)諧性[J];光電子·激光;1993年03期

3 趙勇;董俊良;陳菁菁;李星;;磁流體的光學(xué)特性及其在光電信息傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用[J];光電工程;2009年07期

4 鄒品;韓秀友;王瑜;王凌華;谷一英;王錦艷;蹇錫高;趙明山;;可調(diào)諧集成光波導(dǎo)射頻濾波器研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2013年10期

5 王建輝;鈰激光器直接提供可調(diào)諧紫外光[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2004年02期

6 J.Drübe;G.Huber;D.Mateika;李瑩;;用閃光燈泵浦Cr~(3+):GSAG和Cr~(3+):GSGG的斜率效率、腔結(jié)構(gòu)、色心及其可調(diào)諧性[J];激光技術(shù);1987年04期

7 魏志虎;王榮;方濤;蒲濤;孫幗丹;熊錦添;甄飛;;基于非線性色散補(bǔ)償光柵的可調(diào)諧光電振蕩器[J];光電子.激光;2012年09期

8 王義平,陳建平,李新碗,周俊鶴,沈浩,施長(zhǎng)海,張曉紅,洪建勛,葉愛倫;快速可調(diào)諧電光聚合物波導(dǎo)光柵[J];物理學(xué)報(bào);2005年10期

9 ;[J];;年期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孫博;基于差頻技術(shù)及光學(xué)參量方法產(chǎn)生可調(diào)諧THz波的研究[D];天津大學(xué);2007年

2 王海峰;古斯—效應(yīng)的激發(fā)結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 劉春林;可調(diào)諧混合模式波導(dǎo)特性模擬研究[D];上海師范大學(xué);2016年

2 江成龍;可調(diào)諧光電振蕩關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];電子科技大學(xué);2014年

3 劉曉明;寬光譜可調(diào)諧濾波器模塊的研究[D];華中科技大學(xué);2006年

4 蔣松江;液晶可調(diào)諧濾波器光譜透過率測(cè)試系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2010年

5 馬紅玉;基于HiBi光纖Sagnac環(huán)的可調(diào)諧梳狀濾波器的研究[D];北京交通大學(xué);2010年

6 張先艷;新型可調(diào)諧光電振蕩器的研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2015年

7 劉海洋;基于二階非線性效應(yīng)的全光可調(diào)諧濾波器[D];電子科技大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：902140