基于石墨烯超材料的太赫茲波調制理論設計.pdf

1、太赫茲(THz)技術作為正在迅速發(fā)展的技術之一，目前在高速通信、高靈敏傳感、生物成像等領域展現(xiàn)出了良好的應用前景。調制器作為該領域的實際化功能器件是太赫茲技術進步的關鍵之一。由于太赫茲波段表現(xiàn)出與微波和光波的不同性質，傳統(tǒng)的調制器件在該波段的應用受到限制。研究發(fā)現(xiàn)，由人工構造，具有周期性的陣列結構，且單元結構遠小于電磁波波長的超材料為太赫茲調制技術提供了新的研究思路。然而傳統(tǒng)的金屬超材料的可調諧性并不能滿足實際需求。越來越多的實驗和理論

2、證明石墨烯作為一種新型的二維納米材料，具有優(yōu)異的光電性能，是可調諧太赫茲功能器件的有效材料之一。
　　石墨烯對太赫茲波的吸收取決于帶內(nèi)電導。目前的石墨烯太赫茲調制器件的性能比較低，主要是由于無共振的Drude載流子行為導致的。因此，結構化石墨烯中的離子體響應，以及石墨烯與超材料的結合有望提高太赫茲調制器件的性能。本文提出了一種基于石墨烯的超材料，將石墨烯設計成開口環(huán)單元結構陣列在基底上，單元尺寸遠小于太赫茲波長。利用CST商用軟件

3、對其進行理論計算。首先研究了該結構對單層石墨烯對正入射TM偏振太赫茲波的調制特點，最終達到85％的調制深度，為了進一步增加調制深度，研究多層石墨烯超材料對其調制的特點，調制深度達到99％。隨后研究該單層結構以及多層結構對斜入射TM偏振太赫茲波的調制特點，調制深度分別達到81％和96％。
　　在TE偏振太赫茲波條件下，所產(chǎn)生的共振模式不同于TM偏振。在同一頻段，通過調整開口的距離，實現(xiàn)了對TE偏振太赫茲波的兩個波段的有效調制。與此同