石墨烯准周期结构超表面的电磁吸收特性研究

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石墨烯是一种具有广泛应用的二维结构材料,其在可见光和太赫兹波段的优良性质吸引了大量研究者的注意,也取得了丰富的成果。基于石墨烯结构的等离激元超表面研究的一个重要方面就是电磁吸收。本文结合新近发展起来的利用高维对称性改进的严格耦合波分析(RCWA)方法对一维和二维准周期结构的石墨烯图案超表面进行研究,讨论其太赫兹波段的电磁吸收特性。一维斐波拉契准周期序列结构和二维彭罗斯拼接结构均可以通过高维空间的剪切—投影方法获得,因此它们的频谱具有明显的对称性,这种特性使在傅立叶空间求解麦克斯韦方程及电磁波与物质相互作用的RCWA算法的优点凸显出来。结合高维空间中的Floquet理论,RCWA具有高效可靠的特点。对一维准周期石墨烯微带结构的仿真表明,与周期结构相比,准周期结构在同一频段具有更多的吸收峰,吸收峰的位置和强度与石墨烯带上产生的局域表面等离共振(LSPR)有关,结构吸收率对入射角的依赖不明显,通过改变石墨烯的化学势可以有效地调控结构的吸收工作波段。对二维准周期石墨烯微盘结构的仿真表明,结构在不同频段的吸收也与LSPR相关,在不同峰值吸收处LSPR的分布呈现出五重和十重对称性。结构对入射角的依赖也不明显,是一种宽角度入射吸收体的备选结构。
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