【摘要】：本文主要研究了太赫茲波段下,石墨烯所表現(xiàn)出的金屬性及其非線性光學(xué)響應(yīng)。我們將石墨烯包裹介電柱和石墨烯包裹介電球作為研究模型,在平面波照射情形下,首先分析了體系可調(diào)的光散射特性;然后借助表面等離激元共振對石墨烯非線性效應(yīng)的增強,研究了體系可調(diào)的光學(xué)雙穩(wěn)和光學(xué)多穩(wěn)現(xiàn)象。具體的研究內(nèi)容分為以下幾方面:1.石墨烯包裹介電納米線的光散射特性和光學(xué)雙穩(wěn)基于非線性全波散射理論和非線性準(zhǔn)靜態(tài)理論,我們研究了石墨烯包裹介電柱的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)。伴隨著電偶極模式的激發(fā),我們在體系的近場和遠(yuǎn)場譜線中都觀察到了光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)。并且,隨著外加強場的引入,非線性全波散射理論證實了體系還存在一個光學(xué)雙穩(wěn)態(tài),這證明了人工可調(diào)諧磁偶極子的存在性。我們還發(fā)現(xiàn),該體系雙穩(wěn)的轉(zhuǎn)換閾值可以通過改變介電柱的尺寸、介電常數(shù)或者改變石墨烯的化學(xué)勢來實現(xiàn)改變。我們的研究表明了克爾型非線性與石墨烯等離激元間的相互作用,該成果預(yù)示著石墨烯包裹納米線能夠用于制造太赫茲頻段下的全光開關(guān)或者納米存儲器。2.石墨烯包裹介電球顆粒的光散射特性和光學(xué)雙穩(wěn)我們建立了非線性電磁理論,該理論包含了用于研究石墨烯包裹介電顆粒光學(xué)多穩(wěn)態(tài)的自洽平均場方法。對于小顆粒情形,由于電偶極模式的作用,該理論得到結(jié)果與準(zhǔn)靜態(tài)理論下的結(jié)果吻合,我們發(fā)現(xiàn)體系的近場和遠(yuǎn)場譜線都呈現(xiàn)除了光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)。而且,對于小顆粒情形,強場的引入會激發(fā)磁偶極模式,從而帶來體系的另外一個光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)。另一方面,對于大顆粒情形,我們觀察到了光學(xué)三穩(wěn)態(tài)甚至光學(xué)多穩(wěn)態(tài),這是由于高階磁模的貢獻(xiàn)。除此之外,我們證實了該體系雙穩(wěn)區(qū)間與轉(zhuǎn)換閾值會跟隨石墨烯的費米能級和顆粒尺寸的改變而改變。我們的研究成果表明石墨烯包裹的介電顆粒可以用于制造光學(xué)多態(tài)開關(guān)、光學(xué)存儲器以及相關(guān)的光電設(shè)備。3.石墨烯包裹介電柱的等價介電常數(shù)、磁導(dǎo)率及法諾共振利用全波電磁散射理論,我們建立了石墨烯包裹介電納米線平行排布在介質(zhì)中的復(fù)合結(jié)構(gòu)的有效介質(zhì)理論。在長波極限下,我們得到了石墨烯包裹介電(GCD)納米線的等價(EQ)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率,結(jié)合等價參數(shù),我們得到了復(fù)合結(jié)構(gòu)共振和隱身的條件。通過分析比較遠(yuǎn)場散射譜,我們發(fā)現(xiàn)相同尺寸的等價電磁結(jié)構(gòu)可以和原復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的擬合,同時,我們還通過散射效率的三維圖像,找到了復(fù)合結(jié)構(gòu)出現(xiàn)法諾共振的參數(shù),并通過調(diào)節(jié)介電柱和石墨烯的參數(shù),得到了體系可調(diào)的法諾共振曲線。
【圖文】：

光學(xué)材料在激光、電子通訊、光電器件及醫(yī)藥器材等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用，表面等離激元能夠極大地增大局域場的強度，使得非線性效應(yīng)顯著增強體系非線性行為的閾值，故而支持非線性等離激元的光學(xué)器件的研究也被石墨烯在太赫茲波段下就表征出金屬性以及較強的非線性效應(yīng)，因此石支持非線性表面等離激元器件的重要材料。本章主要對非線性等離激元的概況及其應(yīng)用進(jìn)行簡單闡述，結(jié)合石墨烯的光學(xué)特性和非線性效應(yīng)，分析介電的微納體系與電磁波相互作用而產(chǎn)生的特異電磁現(xiàn)象。最后對本文研內(nèi)容作出簡單的介紹。非線性等離激元的研究概況 非線性等離激元簡介

屬-介電界面上的表面等離子激元（摘自 Barnes, W. L., Dereux, A.asmon subwavelength optics, Nature, 2003, 424, 824-830）就是一種有效地增強非線性光學(xué)響應(yīng)的途徑。等離激元效近傳導(dǎo)電子的相干振蕩。對于延續(xù)的金屬表面，該相干振發(fā)（Surfaceplasmonpolaritons，簡寫為 SPPs），即表面電磁（如圖 1.2）；而對于金屬納米顆粒，非線性光學(xué)響應(yīng)來源alizedsurfaceplasmons，，簡寫為 LSPs），它是在入射的電磁面的自由電子產(chǎn)生的集體振蕩行為，如圖 1.3 所示，其共形狀和環(huán)境介質(zhì)。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O437

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高唐;;關(guān)于石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展分析[J];時代農(nóng)機;2018年10期

2 ;新研究發(fā)現(xiàn)改進(jìn)石墨烯材料性能的途徑[J];分析測試學(xué)報;2018年12期

3 楊化喜;張繼陽;李紅霞;田明;鄒華;;石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料的國內(nèi)外現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J];特種橡膠制品;2018年06期

4 霍川;;石墨烯的制備與應(yīng)用前景[J];西部皮革;2018年22期

5 趙大洲;;石墨烯的制備及功能化研究進(jìn)展[J];皮革與化工;2018年06期

6 ;半導(dǎo)體所等在多層石墨烯物理性質(zhì)研究方面取得新進(jìn)展[J];中國粉體工業(yè);2012年02期

7 錢伯章;;石墨烯材料制備技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展[J];石油和化工節(jié)能;2016年01期

8 ;年產(chǎn)100噸石墨烯粉體生產(chǎn)線在常州投運[J];中國粉體工業(yè);2013年06期

9 ;石墨烯標(biāo)委會擬成立 石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化制定企業(yè)待定[J];中國粉體工業(yè);2013年06期

10 ;石墨烯行業(yè)發(fā)展部署啟動 鼓勵各省成立獨立聯(lián)盟[J];中國粉體工業(yè);2013年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 高超;方波;;石墨烯宏觀組裝及多功能復(fù)合材料[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

2 李永軍;楊陽;戴靜;黃曉宇;;功能化石墨烯、氟化石墨烯及石墨烷的制備[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題O：共價骨架高分子與二維高分子[C];2017年

3 梁秀敏;江雷;程群峰;;仿生石墨烯纖維研究進(jìn)展[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

4 方浩明;白樹林;;三維石墨烯填充高導(dǎo)熱彈性體[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

5 許亮;鄒聰;董鑒銳;張興權(quán);羅銘;左明明;曹振興;;氧化石墨烯涂層的制備及其性能表征[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題K：高性能高分子[C];2017年

6 張學(xué)薇;徐晨;汪洋;尹少騫;王韞璐;趙沛;王宏濤;;石墨烯轉(zhuǎn)移方法[A];中國力學(xué)大會-2017暨慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立60周年大會論文集（A）[C];2017年

7 汪洋;程昱;王韞璐;張帥;徐晨;張學(xué)薇;尹少騫;應(yīng)林煒;宋也男;李群仰;趙沛;王宏濤;;石墨烯的制備及力學(xué)性質(zhì)研究[A];中國力學(xué)大會-2017暨慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立60周年大會論文集（A）[C];2017年

8 王熒;郭航;李娟;;石墨烯制備及其應(yīng)用安全[A];《環(huán)境工程》2018年全國學(xué)術(shù)年會論文集（中冊）[C];2018年

9 張艾蕊;查鵬飛;王曉康;范冰奇;王梅玲;王海;;微波氧燃燒-高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定石墨烯中硫[A];第三屆全國質(zhì)譜分析學(xué)術(shù)報告會摘要集-分會場6：無機質(zhì)譜[C];2017年

10 郭麗;;氧化石墨烯滲透膜的激光改性及其氣體分離性能[A];第二屆中國氚科學(xué)與技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2017年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 王彥彬;石墨烯將怎樣改變通信？[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2016年

2 向東;石墨烯材料肩負(fù)的戰(zhàn)略使命[N];中國工業(yè)報;2018年

3 艾班;石墨烯生物材料制備成功[N];中國化工報;2014年

4 記者 姜小毛;首個純石墨烯粉末產(chǎn)品誕生[N];中國化工報;2013年

5 劉平昌 唐娟;國內(nèi)首條石墨烯薄膜生產(chǎn)線投產(chǎn)[N];中國化工報;2013年

6 記者 李東周;石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟成立[N];中國化工報;2013年

7 特約記者 姚耀富;江蘇成立石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟[N];中國化工報;2013年

8 朱永康;全球石墨烯市場高速增長[N];中國化工報;2013年

9 記者 李東周 通訊員 張華生;全球最大規(guī)模石墨烯生產(chǎn)線投產(chǎn)[N];中國化工報;2014年

10 郭樺;愛爾蘭開發(fā)石墨烯生產(chǎn)新方法[N];中國化工報;2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 胡新將;磁性耦合氧化石墨烯衍生材料對多元組分中重金屬離子的吸附機理研究[D];湖南大學(xué);2015年

2 董雁飛;新型石墨烯太赫茲功能器件研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

3 張利娟;非貴金屬納米電催化劑的制備及性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2017年

4 盛利志;石墨烯基材料多維度結(jié)構(gòu)組裝及其性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

5 尚玉棟;石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2017年

6 孔維青;多孔碳材料的電容去離子及能量存儲研究[D];湖南大學(xué);2018年

7 王宇;多維度金屬氧（硫）化物/三維石墨烯復(fù)合材料的制備及儲鋰/鈉性能研究[D];北京化工大學(xué);2017年

8 劉桂東;基于超表面的Fano共振及其應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2018年

9 羅昕;金屬/石墨烯亞波長結(jié)構(gòu)的光傳輸特性研究[D];湖南大學(xué);2018年

10 曹烈茂;石墨烯/炔電極分子結(jié)輸運性質(zhì)的第一性原理研究[D];湖南師范大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馬馳;基于固態(tài)碳源的CVD法制備石墨烯薄膜研究[D];西北大學(xué);2018年

2 王守龍;管道鎳—石墨烯脈沖電沉積復(fù)合鍍層工藝及性能研究[D];東北石油大學(xué);2018年

3 任壬;金屬/功能化石墨烯納米復(fù)合材料的制備，表征和應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2015年

4 包金琳;石墨烯/電介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)中模式耦合與控光特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

5 李悅;SnO_2量子線/多孔石墨烯復(fù)合材料制備及H_2S氣敏性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

6 張宇;石墨烯復(fù)合物光電催化行為的研究[D];華北理工大學(xué);2018年

7 沈榮琦;石墨烯修飾的金屬表面吸附及潤濕特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

8 高玄;石墨烯基復(fù)合材料的制備及其對苯酚、鉻和鈾的吸附性能研究[D];安徽建筑大學(xué);2018年

9 陳友消;石墨烯量子點的可控制備及熒光性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

10 王瑞多;石墨烯微納光纖復(fù)合波導(dǎo)全光調(diào)制器件與特性[D];西北大學(xué);2018年

本文編號：2639428