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含石墨烯临界耦合谐振器的吸收特性研究

许杰 周丽 黄志祥 吴先良

含石墨烯临界耦合谐振器的吸收特性研究

许杰, 周丽, 黄志祥, 吴先良
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  • 临界耦合谐振器是一种薄膜结构, 可以吸收几乎所有的入射电磁波而不产生散射. 为了有效的实现和控制临界耦合现象, 本文提出了在临界耦合结构中加入了基于石墨烯的多层薄膜结构来代替原来的吸收薄膜层. 计算表明临界耦合现象出现在近红外波段, 且可以通过调节石墨烯的费米能级来获得不同的临界耦合频率; 另外改变多层薄膜结构中介质的厚度、石墨烯的层数, 实现了临界耦合现象的可调谐性, 同时对于弛豫时间和入射角度对吸收效率的影响也做了相应讨论. 本文理论结果为基于石墨烯的临界耦合器件和光探测器件的设计提供了理论依据.
      通信作者: 黄志祥, zxhuang@ahu.edu.cn;xlwu@ahu.edu.cn ; 吴先良, zxhuang@ahu.edu.cn;xlwu@ahu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61101064, 51277001)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20123401110009)和教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET-12-0596)资助的课题.
    [1]

    Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V 2004 Science 306 666

    [2]

    Bao Q L, Kian P L 2012 ACS Nano 6 3677

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    Wu H Q 2013 Chin. Phys. B 22 098106

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    Grigorenko A N, Polini M, Novoselov K S 2012 Nat. Photonics 6 749

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    Liu M 2011 Nature 474 64

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    [7]

    Koppens F H L, Chang D E, García de Abajo F J 2011 Nano. Lett. 11 3370

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    Thongrattanasiri S, Koppens F H L, García de Abajo F J 2012 Phys. Rev. Lett. 108 047401

    [9]

    Ferreira A, Peres N M R, Ribeiro R M, Stauber T 2012 Phys. Rev. B 85 115438

    [10]

    Nikitin A Y, Guinea F, Martin-Moreno L 2012 Appl. Phys. Lett. 101 151119

    [11]

    Nefedov I S, Valaginnopoulos C A, Melnikov L A 2013 J. Opt. 15 114003

    [12]

    Iorsh I V, Mukhin I S, Shadrivov I V, Belov P A, Kivshar Y S 2013 Phys. Rev. B 87 075416

    [13]

    Othman M A K, Guclu C, Capolino F 2013 Opt. Express 21 7614

    [14]

    Sreekanth K V, De Luca A, Strangi G 2013 Appl. Phys. Lett. 103 023107

    [15]

    Zhang T, Chen L, Li X 2013 Opt. Express 21 20888

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    Tischler J R, Bradley M S, Bulovi V 2006 Opt. Lett. 32 2045

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    [18]

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    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]

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    [21]

    Gusynin V P, Sharapov S G, Carbotte J P 2007 J. Phys. : Condens. Matter 19 026222

    [22]

    E. H. Hwang, S. Adam, S. Das Sarma 2007 Phys. Rev. Lett. 98 186806

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    Wang H, Huang Z X, Wu X L, Ren X G 2011 Chin. Phys. B 20 114701

    [24]

    Lu S L, Wu X L, Ren X G, Mei Y S, Shen J, Huang Z X 2012 Acta Phys. Sin. 61 194701 (in Chinese) [鲁思龙, 吴先良, 任信钢, 梅诣偲, 沈晶, 黄志祥 2012 物理学报 61 194701]

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-16
  • 修回日期:  2015-08-14
  • 刊出日期:  2015-12-05

含石墨烯临界耦合谐振器的吸收特性研究

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61101064, 51277001)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号: 20123401110009)和教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET-12-0596)资助的课题.

摘要: 临界耦合谐振器是一种薄膜结构, 可以吸收几乎所有的入射电磁波而不产生散射. 为了有效的实现和控制临界耦合现象, 本文提出了在临界耦合结构中加入了基于石墨烯的多层薄膜结构来代替原来的吸收薄膜层. 计算表明临界耦合现象出现在近红外波段, 且可以通过调节石墨烯的费米能级来获得不同的临界耦合频率; 另外改变多层薄膜结构中介质的厚度、石墨烯的层数, 实现了临界耦合现象的可调谐性, 同时对于弛豫时间和入射角度对吸收效率的影响也做了相应讨论. 本文理论结果为基于石墨烯的临界耦合器件和光探测器件的设计提供了理论依据.

English Abstract

参考文献 (24)

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