【摘 要】
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太赫兹波的振幅和相位进行主动调控由于在太赫兹功能器件方面的广泛应用,受到了广泛关注.目前采用的金属-介质-金属超表面结构结合石墨烯等二维材料可实现太赫兹振幅/相位的动态调控,但存在调控自由度少(电压或光强)以及超表面结构加工工艺复杂及价格昂贵等缺点.本文提出了一种棱镜耦合石墨烯等离激元结构的相位调控结构.该结构不仅可以通过通常方式调控费米能级实现对相位的调控,还可以通过调控空气隙的厚度和预铺石墨烯的层数改变结构的本征损耗和辐射损耗,从而对结构的相位进行调控,这是由结构中的本征损耗和辐射损耗的差值决定,与结
【机 构】
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上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093;上海理工大学,上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093;上海海关工业品与原材料检测技术中心,上海 200135
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太赫兹波的振幅和相位进行主动调控由于在太赫兹功能器件方面的广泛应用,受到了广泛关注.目前采用的金属-介质-金属超表面结构结合石墨烯等二维材料可实现太赫兹振幅/相位的动态调控,但存在调控自由度少(电压或光强)以及超表面结构加工工艺复杂及价格昂贵等缺点.本文提出了一种棱镜耦合石墨烯等离激元结构的相位调控结构.该结构不仅可以通过通常方式调控费米能级实现对相位的调控,还可以通过调控空气隙的厚度和预铺石墨烯的层数改变结构的本征损耗和辐射损耗,从而对结构的相位进行调控,这是由结构中的本征损耗和辐射损耗的差值决定,与结构处于欠耦合/过耦合状态密切相关.对结构相位的调控还会导致太赫兹古斯汉欣位移大小和正负的选择.进一步,本文阐述了结构的欠耦合和过耦合状态对古斯汉欣位移的符号有重要影响.结果表明,通过对空气隙的厚度和石墨烯的费米能级进行动态调控,改变系统的本征损耗和辐射损耗,可以实现相位的调控,最终实现过阻尼到欠阻尼的转变.在此物理过程中,系统的古斯汉欣位移也会发生明显的变化.与金属-介质-金属超表面结构相位调控器相比,本文提出的结构具有工艺简单(不需要微结构加工工艺),可调谐自由度高(可利用石墨烯费米能级和空气隙动态调控,还可通过控制石墨烯层数调控)等优点.本文结果为多参数可调谐的太赫兹传感器件的发展开辟了新的途径.
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