免费论文摘要：石墨烯光子微纳器件安排与接洽

    在大数据期间，人们诉求消息的处置及传输器件具备更高的集成度和更快的速率。较保守的元器件，光子器件具备带宽高、相应快和抗干预等诸多上风。鉴于外表等离激元的光子器件可冲破衍射极限，实行亚射程标准的光场传输与处置。外表等离激元本领兼具光子体例的速率和电子体例的标准，变成联接忽米级光子体例和纳米级电子体例的桥梁。石墨烯具备特殊的零带隙能带构造、室温下超高的电子迁徙率及远高于贵非金属的电导率，变成大概在太赫兹及远红外波段代替贵非金属的崭新的外表等离激元资料。鉴于石墨烯的微纳光子学器件不只可实行深亚射程标准的低耗费传输，其私有的可调节和控制性使其在微纳光子学范围表露出宏大的后劲，变成将来光子芯片要害本领的兴盛目标之一。     本舆论选题以探究面向消息传输及处置范围的石墨烯外表等离激元波导和高本能集成光子器件为目的。从对一维石墨烯外表等离激元形式的微扰及非对称形式间的搀和等要害题目动身，中心接洽由平均偏置的石墨烯结构的光带导的形式个性、模场散布和单模前提及其在有源微纳器件和非线性微纳器件中的运用。舆论辨别在鉴于高反射率脊的石墨烯外表等离激元波导及器件、搀和型石墨烯外表等离激元波导及器件和鉴于新资料的非线性微纳器件三个上面发展了体例的表面领会和仿真接洽。简直的接洽实质如次：     1、提出并接洽了多种鉴于一维石墨烯片的、扶助低耗费单模传的外表等离激元波导。该波导由悬在高反射率脊或楔上的平均偏置的整片石墨烯形成。该波导运用高反射率脊或楔引入的等效反射率差，经过微扰一维形式实行横向模场牵制。同声，在脊或楔上方的低反射率区中有鲜明的场巩固。较保守石墨烯带波导，该波导可在远红外波段扶助低损的单模传输。除去运用有限元法举行透彻的形式领会外，咱们还沿用轻量级的等效反射率法计划了该波导的单模宽窄并举行了赶快优化安排。因为横向牵制体制的变革，该波导的模场以指数趋向从高折率脊上方由重心衰减至脊外。较横向陈设的石墨烯带波导，该波导相邻脊间的形式生存较强的倏逝波啮合。鉴于相邻两个波导的啮合，咱们安排了鉴于高反射率脊的石墨烯平面啮合器。因为该类波导在容易加工和扶助低耗费单模传输上面的明显上风，使得该类构造在芯片级大范围集成光子器件范围完备杰出的运用远景。     2、提出并接洽了多种搀和型石墨烯外表等离激元波导，并商量了其在非线性光学中的运用。咱们提出了鉴于高反射脊的对称搀和型石墨烯外表等离激元波导，领会了其模场散布及形式个性，决定其偶搀和形式的单模宽窄，并用等效反射率法对其举行了赶快的安排和优化。而后咱们运用该对称搀和型波导，商量了鉴于四波混频的在波导内径直天生石墨烯外表等离激元的本领。数值仿真表白该本领不须要搀杂的纳米地线或光栅将石墨烯外表等离激元啮合进波导，而是借助高反射率脊资料的三阶非线性，在满意相位配合时将光子形式的泵浦光变化为等离形式的石墨烯外表等离激元。结果，咱们又提出了在石墨烯纳米带波导以及石墨烯片波导间外表等离激元的非对称搀和。当相位配合满意前提时，对应的搀和形式才会到达其品德因子的极大值。经过优化基层石墨烯片的化学位能，咱们可将憧憬的搀和形式安排到最好状况而控制其余形式。该类构造在模场控制本领上面的明显上风使其在高集成度有源光子器件范围完备杰出的运用远景。     3、提出并接洽了两种新资料：双曲正割超资料和通明导热氧化学物理在非线性微纳光子器件中的运用。经过集成二阶非线性会合物，咱们安排了鉴于上述两种资料的光带导，从表面上商量了这两种资料在二次谐波天生中的效率，展现了这两种新资料在非线性射程变换微纳器件中的运用。鉴于双曲正割超资料的波导具备超高档效反射率，且在狭缝中生存模场巩固，使其具备极高的二次谐波变化功效和相位失配容差。鉴于通明导热氧化学物理薄层的光带导在基频时扶助长程等离形式，在倍频时扶助狭缝光子形式。经过安排通明导热氧化学物理的载流子密度，无需变换波导的好多构造，即可满意二次谐波天生中基频与倍频两个基模间的相位配合前提。关系接洽为光子体例中全光旗号处置所需的高本能集成非线性射程变换器件的实行供给了别致的思绪。

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