發(fā)布時間：2021-04-12 05:43

　　由于信息科技的發(fā)展和進步,表面等離子體器件已經成為國內外學術領域的重要研究方向和熱點,基于此實現光開關功能更是受到人們的關注。早期的研究一般用金屬/介質波導,但是較差的動態(tài)可調控性限制了它們在光開關方面的發(fā)展和應用。石墨烯因其靈活的可調諧性和對光的高約束特性引起了人們極大的關注。本文研究了基于石墨烯材料實現的光開關器件和光路由器件,并詳細研究了它們的性質,主要的研究內容如下:（1）提出一種新型石墨烯波導結構太赫茲光開關�；谑┎牧显O計并優(yōu)化了不同波導結構,實現THz波在石墨烯波導中的高效傳輸及操控。THz波從石墨烯波導左端進行入射,與石墨烯波導相互耦合并產生能夠在波導上傳輸的表面等離子體波。我們通過在石墨烯波導特定輸出通道設置合適的偏置電壓,調整該輸出通道的石墨烯化學勢,從而可以控制THz波在該輸出通道的導通及中斷,并且也能夠實現輸入能量從輸入端傳輸到特定的輸出端。（2）提出一種主動可控Fano共振太赫茲光開關�；谑╇p開口環(huán)結構,平面波垂直入射到具有不同參量的結構,研究其共振特性及相應的共振波長,優(yōu)化調整結構參數,實現Fano共振。我們通過對磁場分布的分析,研究了產生Fano... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

太赫茲波在電磁波譜中的位置

圖 1.2 太赫茲波的應用(a)軍事應用；(b)和(c)安全檢測；(d)通信應用2 Applications of terahertz waves (a) military applications; (b) and (c) security de(d) communications applications.雷達領域，主要是利用太赫茲波具有的高分辨率。太赫茲輻射具有波長及更高的時間精度，因此使用太赫茲雷達對目標進行敏感檢測基于太赫茲波實現的雷達應用可以探測比微波雷達更小的目標、實位。在遠程軍事目標檢測、顯示前方煙霧中的坦克、遠距離成像、方面有重要的應用。太赫茲雷達發(fā)射的太赫茲脈沖包含了豐富的頻飛行物體的吸波涂層失去作用。太赫茲波具有非常寬的頻譜，可工技術所能對抗的波段之外，因此它能探測隱身目標，獲得隱身飛機赫茲波技術常被用于安全檢查方面。利用安全檢查應該說是現階段THz 技術，它的本質原理是 THz 成像[7-10]。由于 THz 射線的穿透性

可以提供接近 10GB/s 的無線傳輸速率，使用太赫茲通信能夠很大程度上改進現有的無線通訊速度[26-28]。其次，太赫茲波束更窄，具有極高的方向性、更好的保密性、較強抗干擾和云霧及偽裝物穿透能力，可以在大風、沙塵以及濃煙等惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境下以極高的帶寬進行定向、高保密甚至明碼軍事通信。雖然太赫茲波有眾多優(yōu)越的特性以及廣泛的應用前景，但是從太赫茲技術的發(fā)展來看，太赫茲技術發(fā)展的時間較晚，所以其發(fā)展與其他光學波段相比還存在不足，導致基于太赫茲技術的功能性器件還很稀缺或者價格昂貴[11]�，F在，隨著越來越多的學者關注到太赫茲領域，太赫茲領域越來越多特定功能的器件被研究，例如在光通信領域中對光開關以及路由器的研究[29-31]。之前其他學者研究的都是基于金屬結構在太赫茲波段的光開關，但是較差的動態(tài)可調控性限制了它們在光開關方面的發(fā)展和應用。石墨烯材料的出現打破了這一局限性而受到人們極大的關注，于是基于石墨烯材料實現的太赫茲光開關功能器件層出不窮。1.3 石墨烯太赫茲光開關簡介1.3.1 石墨烯簡介


本文編號：3132736