基于石墨烯等离激元太赫兹结构的传感及慢光应用

介绍了一种新型石墨烯太赫兹结构,其周期单元包括一条长石墨烯单层带和两条短石墨烯单层带.通过短石墨烯带所激发的明模式与长石墨烯带所激发的暗模式的相消干涉,该结构产生了等离激元诱导透明效应.利用耦合模理论推导了此效应的产生机理,所得结果与时域有限差分方法的仿真值高度一致.该结构除了具有外部动态可调性之外,还具有十分出色的传感性能,最大灵敏度和品质因子分别可达1.457 THz/RIU和30.5652.此外,提高结构中石墨烯的费米能级和载流子迁移率有助于增强慢光效应,其中载流子迁移率的增强效果尤为明显.当载流子迁移率从0.75 m^(2)/(V⋅s)提高到2.0 m^(2)/(V⋅s)时,结构的群折射率从456增至1010.本研究可为太赫兹波段传感器件和慢光器件的发展提供理论和概念框架.

基于三重表面等离子体诱导透明的动态可调太赫兹慢光器件

本文提出了一种具有简单结构且能实现优异性能的石墨烯基器件.该器件能实现三重动态可调太赫兹表面等离子体诱导透明效应以及慢光效果.该器件的功能结构单元由双层石墨烯和硅-空气光栅组成;在周期性硅-空气光栅的辅助激励下,下层石墨烯中的电子可以被入射太赫兹波/能量完全激发,可被视为明模式,并且容易被检测.上层石墨烯中的电子对入射太赫兹波/能量反应十分迟钝,甚至没有反应,被视为暗模式.当明暗模式的共振频率相同或接近时,两者就会发生干涉,从而形成等离子体诱导透明现象.此外,该器件中的双层石墨烯均是完整的石墨烯条而非间断结构,通过外部电压可以十分方便地调节石墨烯的载流子,进而改变石墨烯的费米能级,从而在不改变器件结构参数的情况下实现动态调谐的功能.本文还研究了该器件的慢光性能,器件的群延迟和群折射率分别能够达到0.304 ps和607.6,有望为慢光、传感、光存储等潜在应用提供理论基础.