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太赫兹波段石墨烯等离子体的增益特性

李丹 刘勇 王怀兴 肖龙胜 凌福日 姚建铨

太赫兹波段石墨烯等离子体的增益特性

李丹, 刘勇, 王怀兴, 肖龙胜, 凌福日, 姚建铨
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  • 基于麦克斯韦方程组和物质本构方程对石墨烯表面等离子体进行了研究. 从理论上探索了石墨烯表面等离子体激元在太赫兹波段的增益特性曲线, 并且讨论了石墨烯表面等离子体增益与石墨烯中载流子浓度、石墨烯所处温度以及载流子动量弛豫时间的关系. 研究结果表明: 在太赫兹波段增益峰值随着石墨烯载流子浓度的增加而发生蓝移, 并且在所讨论的温度范围内, 由于增益峰所对应的频率都大于1 THz, 因此温度的变化对增益峰值以及相应频率的影响不大, 即在不同的温度下, 相同载流子浓度所对应的增益曲线上峰值的位置和强度几乎相同; 增益与石墨烯载流子动量弛豫时间相关, 随着载流子动量弛豫时间的增加, 使得激发态激励的电子增加, 从而导致石墨烯表面等离子体增益变得更大, 但这种动量弛豫时间的增加却因弛豫时间对受激辐射频率影响较小而并未对增益峰值位置产生影响.
      通信作者: 凌福日, lingfuri@163.com
    • 基金项目: 湖北省自然科学基金 (批准号: 2014CFB562) 资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-22
  • 修回日期:  2015-09-20
  • 刊出日期:  2016-01-05

太赫兹波段石墨烯等离子体的增益特性

  • 1. 湖北第二师范学院应用物理系, 武汉 430205;
  • 2. 华中科技大学光学与电子信息学院, 武汉 430074;
  • 3. 天津大学精密仪器与光电工程学院, 天津 300072
  • 通信作者: 凌福日, lingfuri@163.com
    基金项目: 

    湖北省自然科学基金 (批准号: 2014CFB562) 资助的课题.

摘要: 基于麦克斯韦方程组和物质本构方程对石墨烯表面等离子体进行了研究. 从理论上探索了石墨烯表面等离子体激元在太赫兹波段的增益特性曲线, 并且讨论了石墨烯表面等离子体增益与石墨烯中载流子浓度、石墨烯所处温度以及载流子动量弛豫时间的关系. 研究结果表明: 在太赫兹波段增益峰值随着石墨烯载流子浓度的增加而发生蓝移, 并且在所讨论的温度范围内, 由于增益峰所对应的频率都大于1 THz, 因此温度的变化对增益峰值以及相应频率的影响不大, 即在不同的温度下, 相同载流子浓度所对应的增益曲线上峰值的位置和强度几乎相同; 增益与石墨烯载流子动量弛豫时间相关, 随着载流子动量弛豫时间的增加, 使得激发态激励的电子增加, 从而导致石墨烯表面等离子体增益变得更大, 但这种动量弛豫时间的增加却因弛豫时间对受激辐射频率影响较小而并未对增益峰值位置产生影响.

English Abstract

参考文献 (34)

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