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基于石墨烯纳米带的齿形表面等离激元滤波器的研究

盛世威 李康 孔繁敏 岳庆炀 庄华伟 赵佳

基于石墨烯纳米带的齿形表面等离激元滤波器的研究

盛世威, 李康, 孔繁敏, 岳庆炀, 庄华伟, 赵佳
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  • 提出了一种基于石墨烯纳米带的齿形表面等离激元波导滤波器, 并且用时域有限差分法研究了这种结构. 单个齿形的滤波器可以实现带阻滤波, 其滤波特性可以用基于散射矩阵的解析模型解释. 滤波器的透射谱特性可以通过调节齿的长度、宽度以及石墨烯的化学势来改变. 由于石墨烯的化学势可以用门电路来调节, 这种结构的滤波器可以在器件加工完成后灵活地调节其工作波长. 同时研究了多齿滤波器, 这种结构可以实现宽带滤波, 文中对具有不同齿数、周期的滤波器的透射谱进行了细致的研究. 研究结果对实现基于石墨烯的大规模集成光电子器件提供了重要的理论参考.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61475084)、中国博士后科学基金(批准号: 2012M511506) 和山东大学基础研究基金(批准号: 2014JC032)资助的课题.
    [1]

    Geim A K, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 183

    [2]

    Novoselov K S, Fal V, Colombo L, Gellert P, Schwab M, Kim K 2012 Nature 490 192

    [3]

    Lao J, Tao J, Wang Q J, Huang X G 2014 Laser Photon. Rev. 8 569

    [4]

    Zhou L, Wei Y, Huang Z X, Wu X L 2015 Acta Phys. Sin. 64 018101 (in Chinese) [周丽, 魏源, 黄志祥, 吴先良 2015 物理学报 64 018101]

    [5]

    Yin W H, Han Q, Yang X H 2012 Acta Phys. Sin. 61 248502 (in Chinese) [尹伟红, 韩勤, 杨晓红 2012 物理学报 61 248502]

    [6]

    Yan B, Yang X X, Fang J Y, Huang Y D, Qin H, Qin S Q 2015 Chin. Phys. B 24 015203

    [7]

    Xie L Y, Xiao W B, Huang G Q, Hu A R, Liu J T 2014 Acta Phys. Sin. 63 057803 (in Chinese) [谢凌云, 肖文波, 黄国庆, 胡爱荣, 刘江涛 2014 物理学报 63 057803]

    [8]

    Liu Y Q, Zhang Y P, Zhang H Y, L H H, Li T T, Ren G J 2014 Acta Phys. Sin. 63 075201 (in Chinese) [刘亚青, 张玉萍, 张会云, 吕欢欢, 李彤彤, 任广军 2014 物理学报 63 075201]

    [9]

    Lu H, Liu X, Mao D, Wang L, Gong Y 2010 Opt. Express 18 17922

    [10]

    Wang B, Wang G P 2006 Appl. Phys. Lett. 89 133106

    [11]

    Wang G, Lu H, Liu X, Mao D, Duan L 2011 Opt. Express 19 3513

    [12]

    Tao J, Huang X G, Lin X S, Chen J H, Zhang Q, Jin X P 2010 J. Opt. Soc. Am. B 27 323

    [13]

    Barnes W L, Dereux A, Ebbesen T W 2003 Nature 424 824

    [14]

    Arigong B, Shao J, Ren H, Zheng G, Lutkenhaus J, Kim H, Lin Y, Zhang H 2012 Opt. Express 20 13789

    [15]

    He S, Zhang X, He Y 2013 Opt. Express 21 30664

    [16]

    Christensen J, Manjavacas A, Thongrattanasiri S, Koppens Frank H L, Javier García de Abajo F 2011 ACS Nano 6 431

    [17]

    Liu Y, Yao J, Chen C, Miao L, Jiang J J 2013 Acta Phys. Sin. 62 063601 (in Chinese) [刘源, 姚洁, 陈驰, 缪灵, 江建军 2013 物理学报 62 063601]

    [18]

    Zhu X, Yan W, Mortensen N A, Xiao S 2013 Opt. Express 21 3486

    [19]

    Gómez-Díaz J, Perruisseau-Carrier J 2013 Opt. Express 21 15490

    [20]

    Li H, Wang L, Huang Z, Sun B, Zhai X, Li X 2013 Europhys. Lett. 104 37001

    [21]

    Wang B, Zhang X, Yuan X, Teng J 2012 Appl. Phys. Lett. 100 131111

    [22]

    Li H J, Wang L L, Liu J Q, Huang Z R, Sun B, Zhai X 2013 Appl. Phys. Lett. 103 211104

    [23]

    Wang J, Lu W B, Li X B, Ni Z H, Qiu T 2014 J. Phys. D: Appl. Phys. 47 135106

    [24]

    Li H J, Wang L L, Zhang H, Huang Z R, Sun B, Zhai X, Wen S C 2014 Appl. Phys. Express 7 024301

    [25]

    Hu J, Lu W, Wang J 2014 Europhys. Lett. 106 48002

    [26]

    Zhang L, Yang J, Fu X, Zhang M 2013 Appl. Phys. Lett. 103 163114

    [27]

    Sheng S W, Li K, Kong F M, Zhuang H W 2015 Opt. Commun. 336 189

    [28]

    Li H J, Wang L L, Huang Z R, Sun B, Zhai X 2014 Plasmonics 9 6

    [29]

    Hanson G W 2008 J. Appl. Phys. 103 064302

    [30]

    Mak K F, Sfeir M Y, Wu Y, Lui C H, Misewich J A, Heinz T F 2008 Phys. Rev. Lett. 101 196405

    [31]

    Nikitin A Y, Guinea F, García-Vidal L, Martín-Moreno F J 2011 Phys. Rev. B 84 161407

    [32]

    Fei Z, Rodin A S, Andreev G O, Bao W, McLeod A S, Wagner M, Zhang L M, Zhao Z, Thiemens M, Dominguez G, Fogler M M, Castro Neto A H, Lau C N, Keilmann F, Basov D N 2012 Nature 487 82

    [33]

    Vakil A, Engheta N 2011 Science 332 1291

    [34]

    Gao W, Shi G, Jin Z, Shu J, Zhang Q, Vajtai R, Ajayan P M, Kono J, Xu Q 2013 Nano Lett. 13 3698

    [35]

    Yao Y, Kats M A, Genevet P, Yu N, Song Y, Kong J, Capasso F 2013 Nano Lett. 13 1257

    [36]

    Kang C Y, Tang J, Li L M, Yan W S, Xu P S, Wei S Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 037302 (in Chinese) [康朝阳, 唐军, 李利民, 闫文盛, 徐彭寿, 韦世强 2012 物理学报 61 037302]

    [37]

    Lin X S, Huang X G 2008 Opt. Lett. 33 2874

    [38]

    Lin X S, Huang X G 2009 J. Opt. Soc. Am. B 26 1263

  • [1]

    Geim A K, Novoselov K S 2007 Nat. Mater. 6 183

    [2]

    Novoselov K S, Fal V, Colombo L, Gellert P, Schwab M, Kim K 2012 Nature 490 192

    [3]

    Lao J, Tao J, Wang Q J, Huang X G 2014 Laser Photon. Rev. 8 569

    [4]

    Zhou L, Wei Y, Huang Z X, Wu X L 2015 Acta Phys. Sin. 64 018101 (in Chinese) [周丽, 魏源, 黄志祥, 吴先良 2015 物理学报 64 018101]

    [5]

    Yin W H, Han Q, Yang X H 2012 Acta Phys. Sin. 61 248502 (in Chinese) [尹伟红, 韩勤, 杨晓红 2012 物理学报 61 248502]

    [6]

    Yan B, Yang X X, Fang J Y, Huang Y D, Qin H, Qin S Q 2015 Chin. Phys. B 24 015203

    [7]

    Xie L Y, Xiao W B, Huang G Q, Hu A R, Liu J T 2014 Acta Phys. Sin. 63 057803 (in Chinese) [谢凌云, 肖文波, 黄国庆, 胡爱荣, 刘江涛 2014 物理学报 63 057803]

    [8]

    Liu Y Q, Zhang Y P, Zhang H Y, L H H, Li T T, Ren G J 2014 Acta Phys. Sin. 63 075201 (in Chinese) [刘亚青, 张玉萍, 张会云, 吕欢欢, 李彤彤, 任广军 2014 物理学报 63 075201]

    [9]

    Lu H, Liu X, Mao D, Wang L, Gong Y 2010 Opt. Express 18 17922

    [10]

    Wang B, Wang G P 2006 Appl. Phys. Lett. 89 133106

    [11]

    Wang G, Lu H, Liu X, Mao D, Duan L 2011 Opt. Express 19 3513

    [12]

    Tao J, Huang X G, Lin X S, Chen J H, Zhang Q, Jin X P 2010 J. Opt. Soc. Am. B 27 323

    [13]

    Barnes W L, Dereux A, Ebbesen T W 2003 Nature 424 824

    [14]

    Arigong B, Shao J, Ren H, Zheng G, Lutkenhaus J, Kim H, Lin Y, Zhang H 2012 Opt. Express 20 13789

    [15]

    He S, Zhang X, He Y 2013 Opt. Express 21 30664

    [16]

    Christensen J, Manjavacas A, Thongrattanasiri S, Koppens Frank H L, Javier García de Abajo F 2011 ACS Nano 6 431

    [17]

    Liu Y, Yao J, Chen C, Miao L, Jiang J J 2013 Acta Phys. Sin. 62 063601 (in Chinese) [刘源, 姚洁, 陈驰, 缪灵, 江建军 2013 物理学报 62 063601]

    [18]

    Zhu X, Yan W, Mortensen N A, Xiao S 2013 Opt. Express 21 3486

    [19]

    Gómez-Díaz J, Perruisseau-Carrier J 2013 Opt. Express 21 15490

    [20]

    Li H, Wang L, Huang Z, Sun B, Zhai X, Li X 2013 Europhys. Lett. 104 37001

    [21]

    Wang B, Zhang X, Yuan X, Teng J 2012 Appl. Phys. Lett. 100 131111

    [22]

    Li H J, Wang L L, Liu J Q, Huang Z R, Sun B, Zhai X 2013 Appl. Phys. Lett. 103 211104

    [23]

    Wang J, Lu W B, Li X B, Ni Z H, Qiu T 2014 J. Phys. D: Appl. Phys. 47 135106

    [24]

    Li H J, Wang L L, Zhang H, Huang Z R, Sun B, Zhai X, Wen S C 2014 Appl. Phys. Express 7 024301

    [25]

    Hu J, Lu W, Wang J 2014 Europhys. Lett. 106 48002

    [26]

    Zhang L, Yang J, Fu X, Zhang M 2013 Appl. Phys. Lett. 103 163114

    [27]

    Sheng S W, Li K, Kong F M, Zhuang H W 2015 Opt. Commun. 336 189

    [28]

    Li H J, Wang L L, Huang Z R, Sun B, Zhai X 2014 Plasmonics 9 6

    [29]

    Hanson G W 2008 J. Appl. Phys. 103 064302

    [30]

    Mak K F, Sfeir M Y, Wu Y, Lui C H, Misewich J A, Heinz T F 2008 Phys. Rev. Lett. 101 196405

    [31]

    Nikitin A Y, Guinea F, García-Vidal L, Martín-Moreno F J 2011 Phys. Rev. B 84 161407

    [32]

    Fei Z, Rodin A S, Andreev G O, Bao W, McLeod A S, Wagner M, Zhang L M, Zhao Z, Thiemens M, Dominguez G, Fogler M M, Castro Neto A H, Lau C N, Keilmann F, Basov D N 2012 Nature 487 82

    [33]

    Vakil A, Engheta N 2011 Science 332 1291

    [34]

    Gao W, Shi G, Jin Z, Shu J, Zhang Q, Vajtai R, Ajayan P M, Kono J, Xu Q 2013 Nano Lett. 13 3698

    [35]

    Yao Y, Kats M A, Genevet P, Yu N, Song Y, Kong J, Capasso F 2013 Nano Lett. 13 1257

    [36]

    Kang C Y, Tang J, Li L M, Yan W S, Xu P S, Wei S Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 037302 (in Chinese) [康朝阳, 唐军, 李利民, 闫文盛, 徐彭寿, 韦世强 2012 物理学报 61 037302]

    [37]

    Lin X S, Huang X G 2008 Opt. Lett. 33 2874

    [38]

    Lin X S, Huang X G 2009 J. Opt. Soc. Am. B 26 1263

  • [1] 邓红梅, 黄磊, 李静, 陆叶, 李传起. 基于石墨烯加载的不对称纳米天线对的表面等离激元单向耦合器. 物理学报, 2017, 66(14): 145201. doi: 10.7498/aps.66.145201
    [2] 杨韵茹, 关建飞. 基于金属-电介质-金属波导结构的等离子体滤波器的数值研究. 物理学报, 2016, 65(5): 057301. doi: 10.7498/aps.65.057301
    [3] 王五松, 张利伟, 冉佳, 张冶文. 微波频段表面等离子激元波导滤波器的实验研究. 物理学报, 2013, 62(18): 184203. doi: 10.7498/aps.62.184203
    [4] 陈凡, 郝军, 李红根, 曹庄琪. 基于古斯-汉欣位移的双通道窄带滤波器. 物理学报, 2011, 60(7): 074223. doi: 10.7498/aps.60.074223
    [5] 陈颖, 谢进朝, 周鑫德, 张灿, 杨惠, 李少华. 基于表面等离子体诱导透明的半封闭T形波导侧耦合圆盘腔的波导滤波器. 物理学报, 2019, 68(23): 237301. doi: 10.7498/aps.68.20191068
    [6] 刘亮, 韩德专, 石磊. 等离激元能带结构与应用. 物理学报, 2020, 69(15): 157301. doi: 10.7498/aps.69.20200193
    [7] 张志东, 赵亚男, 卢东, 熊祖洪, 张中月. 基于圆弧谐振腔的金属-介质-金属波导滤波器的数值研究. 物理学报, 2012, 61(18): 187301. doi: 10.7498/aps.61.187301
    [8] 王文慧, 张孬. 银纳米线表面等离激元波导的能量损耗. 物理学报, 2018, 67(24): 247302. doi: 10.7498/aps.67.20182085
    [9] 李丹, 梁君武, 刘华伟, 张学红, 万强, 张清林, 潘安练. CdS/CdS0.48Se0.52轴向异质结纳米线的非对称光波导及双波长激射. 物理学报, 2017, 66(6): 064204. doi: 10.7498/aps.66.064204
    [10] 陈建军, 李 智, 张家森, 龚旗煌. 基于电光聚合物的表面等离激元调制器. 物理学报, 2008, 57(9): 5893-5898. doi: 10.7498/aps.57.5893
    [11] 田赫, 孙伟民, 掌蕴东. 耦合谐振器光波导旋转传感的相位灵敏度. 物理学报, 2013, 62(19): 194204. doi: 10.7498/aps.62.194204
    [12] 乔文涛, 龚健, 张利伟, 王勤, 王国东, 廉书鹏, 陈鹏辉, 孟威威. 梳状波导结构中石墨烯表面等离子体的传播性质. 物理学报, 2015, 64(23): 237301. doi: 10.7498/aps.64.237301
    [13] 张多多, 刘小峰, 邱建荣. 基于等离激元纳米结构非线性响应的超快光开光及脉冲激光器. 物理学报, 2020, (): 009100. doi: 10.7498/aps.69.20200456
    [14] 赵承祥, 郄媛, 余耀, 马荣荣, 秦俊飞, 刘彦. 等离激元增强的石墨烯光吸收. 物理学报, 2020, 69(6): 067801. doi: 10.7498/aps.69.20191645
    [15] 吴晨晨, 郭相东, 胡海, 杨晓霞, 戴庆. 石墨烯等离激元增强红外光谱. 物理学报, 2019, 68(14): 148103. doi: 10.7498/aps.68.20190903
    [16] 郭亚楠, 薛文瑞, 张文梅. 双椭圆纳米金属棒构成的表面等离子体波导的传输特性分析. 物理学报, 2009, 58(6): 4168-4174. doi: 10.7498/aps.58.4168
    [17] 贾智鑫, 段欣, 吕婷婷, 郭亚楠, 薛文瑞. 领结形中空表面等离子体波导的传输特性. 物理学报, 2011, 60(5): 057301. doi: 10.7498/aps.60.057301
    [18] 张超杰, 周婷, 杜鑫鹏, 王同标, 刘念华. 利用石墨烯等离激元与表面声子耦合增强量子摩擦. 物理学报, 2016, 65(23): 236801. doi: 10.7498/aps.65.236801
    [19] 程鑫, 薛文瑞, 卫壮志, 董慧莹, 李昌勇. 涂覆石墨烯的椭圆形电介质纳米线光波导的模式特性分析. 物理学报, 2019, 68(5): 058101. doi: 10.7498/aps.68.20182090
    [20] 黄乐, 张志勇, 彭练矛. 高性能石墨烯霍尔传感器. 物理学报, 2017, 66(21): 218501. doi: 10.7498/aps.66.218501
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-03
  • 修回日期:  2014-12-16
  • 刊出日期:  2015-05-05

基于石墨烯纳米带的齿形表面等离激元滤波器的研究

  • 1. 山东大学信息科学与工程学院, 济南 250100;
  • 2. 山东师范大学物理与电子科学学院, 济南 250014;
  • 3. 山东建筑大学信息与电气工程学院, 济南 250101
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61475084)、中国博士后科学基金(批准号: 2012M511506) 和山东大学基础研究基金(批准号: 2014JC032)资助的课题.

摘要: 提出了一种基于石墨烯纳米带的齿形表面等离激元波导滤波器, 并且用时域有限差分法研究了这种结构. 单个齿形的滤波器可以实现带阻滤波, 其滤波特性可以用基于散射矩阵的解析模型解释. 滤波器的透射谱特性可以通过调节齿的长度、宽度以及石墨烯的化学势来改变. 由于石墨烯的化学势可以用门电路来调节, 这种结构的滤波器可以在器件加工完成后灵活地调节其工作波长. 同时研究了多齿滤波器, 这种结构可以实现宽带滤波, 文中对具有不同齿数、周期的滤波器的透射谱进行了细致的研究. 研究结果对实现基于石墨烯的大规模集成光电子器件提供了重要的理论参考.

English Abstract

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