石墨烯可调太赫兹吸收器研究
近年来，太赫兹超材料吸收器已成为研究热点。但以往的吸收器带的研究往往是固定频点，其吸收率难以灵活调谐，而石墨烯的出现打破了传统的金属-介质-金属吸收器，通过构造石墨烯-介质-金属吸收器，利用其外加电压改变石墨烯的特性从而对吸收器的吸收率进行调谐，进而可灵活地操控太赫兹波。本文基于石墨烯可调的特性，先后设计了两种窄带石墨烯可调太赫兹吸收器与两种宽带可调太赫兹石墨烯吸收器，主要研究如下： 1.提出了一种石墨烯双频可调太赫兹吸收器，它由底部金属、中间介质和顶部石墨烯层依次组成，顶部石墨烯层由一个十字架结构和一个中心对称缺陷圆环组成。当石墨烯的化学势μc=0.7eV时，所设计的吸收器在0.512THz和1.461THz的吸收率分别可达到0.986和0.98，由分析可知，提出的双频吸收器满足等离子体杂化模型，通过电场与磁场分布图，分析了双频吸收器的吸收机理。 2.提出一种石墨烯三频可调太赫兹吸收器，该吸收器可在石墨烯的化学势=0.8eV时，由于电共振与磁共振的共同作用因而达到三频点完美吸收。并且利用等效电路模型来解释所提出吸收器的吸收机理，进一步的仿真计算分析了改变单一结构参数对其吸收性能的影响。而由于所设计的吸收器的极化不敏感特性，在入射角0~60°范围内，可在TE、TM极化波下保持吸收率为80%以上的稳定性。 3.设计了一种欧米伽形石墨烯太赫兹宽带吸收器，当改变石墨烯的μc=0.5eV时，在1.36THz~1.54THz频率范围内吸收器的吸收率接近于完美吸收均可达到99%，在1.05~1.69THz频率范围内，该吸收体的吸收率可达到90%以上，利用TE与TM模式下的电场分布，探究了其吸收机理。此外，计算结果表明，由于石墨烯的特殊性，该吸波器可在不同石墨烯的弛豫时间下，展现出一个窄带吸收与宽带吸收。此外，还TE、TM模式下讨论了所设计的吸收器的吸收率对入射角的敏感性，并且在0~60°的角度下度范围内对TE和TM偏振仍保持较好的吸收和带宽特性。 4.利用镂空互补对称图案化石墨烯层构造了一个互补对称花瓣形宽带石墨烯太赫兹吸收器，并利用电场分布图对其吸收机理进行了分析，同时对影响吸收器的参数变化进行了详尽的讨论。当石墨烯的化学势由0.1eV调节至0.7eV时，仿真结果表明，所提出的吸收器的吸收率可从不足5%增加到80%以上在2.66THz-3.46THz频率范围内，吸收器的吸收带宽为0.8THz，其中，在2.92THz与3.35THz的吸收率分别高达95%与97%，由于结构的高度对称性，吸收器具有在0~50°内极化不敏感优异特性。
太赫兹吸收器;石墨烯;十字架结构;对称缺陷圆环;吸收机理
中国计量大学
硕士
控制工程
李九生;姜利亭
2019
中文
TQ127.11;O441.4
2020-04-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）