石墨烯光栅结构表面等离子体的性能

为打破传统光学衍射极限限制,实现传输损耗小和光场的强局域性,基于石墨烯表面等离子体(graphene surface plasmons, GSPs)光波导技术,研究设计了一种基于石墨烯的周期性光栅结构.该结构由空气层、缓冲层、波导层和衬底层组成,利用泄漏模共振效应产生GSPs,并且分别利用品质因子和有效模式面积来分析GSPs性能.通过调整石墨烯材料特性参数(费米能级和载流子迁移率)来优化光栅结构中的GSPs性能.仿真结果表明:费米能级为0.63 eV时,GSPs性能最佳,空间局域性最强;提高载流子迁移率可以改善GSPs的传输损耗,使其拥有更长的传输距离,但对GSPs空间局域特性的影响不明显.

石墨烯的三阶非线性和光双稳态调控特性

研究单层石墨烯的三阶非线性和光双稳态效应。通过理论分析和数值模拟,改变单层三阶非线性石墨烯的费米能级、弛豫时间、双光子吸收系数及温度条件,调制单层三阶非线性石墨烯光双稳态的阈值大小。单层三阶非线性石墨烯的费米能级越大,温度越高,则光双稳态的阈值越大;双光子吸收系数越大,双稳态的低阈值越大;弛豫时间和双光子吸收系数会明显地改变石墨烯结构的光透射率,而光透射率则对石墨烯材料自身温度不敏感。该结论可为设计各类微纳结构的光子器件如光开关和光传感等提供理论依据。