基于石墨烯的超构材料对光传播与操控研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gcj820305
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
石墨烯作为一种新型的二维碳纳米结构材料,因其优异的性质被广泛研究。传统超构材料的光学特性主要由结构单元的形状、尺寸、金属类型和周期决定,导致传统超构材料具有很大的局限性。与传统超构材料相比,石墨烯具备其独特的光学特性,在外加电压的情况下还可以进行动态调谐,这使得石墨烯成为了可调谐的首选材料。本文研究了基于石墨烯的超构材料对光传播和操控。通过理论设计与模拟计算,设计了单频带和双频带完美太赫兹吸收器。利用有限元法,讨论并分析了结构的光传输性能。本文的主要工作如下:(1)设计一种基于石墨烯超材料的动态可调谐完美单频带太赫兹吸收器并进行了仿真模拟。研究了其吸收特性并且介绍了吸收机制的理论,从金纳米带的宽度、光栅周期、二氧化硅厚度、石墨烯的费米能级、弛豫时间以及TE波和TM波的不同入射角等方面分析了对吸收特性的影响。仿真结果表明:单频带吸收器在共振频率14.44 THz处达到完美吸收,吸收率可达99.98%,且对入射角并不敏感。(2)在上面结构的基础之上进行优化使其实现双频带完美吸收。同样分析了几何参数、费米能级等方面对吸收效率的影响。研究结果表明:双频带吸收器分别在18.28 THz和24.64 THz处具有吸收率可达97.59%和94.45%两个近乎完美的吸收峰,金纳米带的宽度、光栅周期、二氧化硅厚度和石墨烯的费米能级对吸收峰值以及共振频率都有影响,而弛豫时间对共振频率基本没有影响,只对吸收率有影响。此外该双频带吸收器在宽入射角范围内也能保持高吸收率。
其他文献
电子数据作为独立证据类型的法律地位在2012年《民事诉诉法》中已经得到确认,在法律事实认定和矛盾纠纷化解过程中承担着日益重要的角色。但有关电子数据真实性的认定尚未提出具体可操作的法律规范,导致电子数据的采纳结果不尽如人意。如何辨别电子数据的原件和复制件、如何鉴定电子数据是否经过篡改或删除、怎样判定电子数据的证明力大小等系列问题都亟待解决。囿于法官不同知识背景及认知理解能力的差异导致同类型电子数据认
学位
在激光核聚变的点火过程中,强激光与等离子体之间相互作用,能够产生各种参量不稳定性过程和非线性效应。强激光与等离子体之间的非线性相互作用在各种基础研究和技术应用中具有重要意义,包括谐波的产生、自聚焦、尾场的激发、相对论光导、激光脉冲频移、脉冲压缩以及相对论电磁孤波的传播。在这些非线性相互作用中,尤其是电磁孤波,不论从基础研究角度还是其在惯性约束“快点火”机制以及电子加速中的潜在应用,都引起了人们的广
学位
超材料是一种人工复合材料,具有天然材料所不具备的一些独特电磁性质,其在太赫兹波段的应用中拥有许多独特的优势而被广泛地研究。本文基于超材料的特性设计了太赫兹多频吸波器、太赫兹宽带吸波器和圆形闭环共振器。仿真结果表明,基于闭环结构设计的太赫兹超材料多频吸波器,对TE、TM两种模式的太赫兹波吸收不敏感。提出的三频吸波器在共振频率处的吸收率均达到99%以上,四频吸波器在共振频率处的吸收率均在98%以上,可
学位
太赫兹波处于电磁波谱中的特殊位置,具有许多独特的电磁特性,但是自然界中天然存在能与太赫兹波响应的物质相对较少。近年来超材料引起了人们的广泛关注,超材料的出现为人们利用和操控太赫兹波提供了新的方法,人们可以通过人为的控制结构的尺寸以及排列方式来设计出太赫兹波段响应的物质。目前,超材料被广泛应用于吸波隐身、电磁防护、滤波、传感、成像等相关领域,展现出非常重要应用的价值。本文围绕太赫兹电磁超材料进行了相
学位
微纳光子学器件是构建全光网络的重要元件,因其体积小、功耗低、集成度高被广泛应用于光通信、光计算、视觉光学、量子光学等方面。随着科技的进步和发展,传统设计方法所设计的光学器件由于功能单一,尺寸过大,性能较低已经很难符合现在的集成需求。为了突破传统光学设计方法所遇到的困难,将结构优化算法与数值计算方法相结合的智能方法被广泛应用于光学设计中。本论文采用移动渐近线算法与有限元法相结合的智能设计方法,设计出
学位
高温监测一直是工业应用和科学研究不可或缺的重要需求。但传统的高温测量设备存在一些局限性,如灵敏度低精度差等。常规光纤材料制成的不同周期结构的光纤光栅传感器,其测量温度的灵敏度一般在10 pm/℃左右,然而10pm几乎是光谱分析仪的最高波长分辨率。这意味着1℃以下的温度变化是无法分辨的。无法满足工艺生产中更高监测精度的需求。例如材料成形、晶体生长、化学和制药工程等领域。对此,本文提出了适用于500℃
学位
研究噁唑酰草胺的稳定性,给予生产和贮存提供参考。实验了温度、水分、pH和不同溶剂对噁唑酰草胺含量的影响。水分大于1.0%后,随着时间的延长噁唑酰草胺有不同程度的分解;pH6~9之间是稳定的,高于此区间或低于此区间都会引起噁唑酰草胺的分解;温度高于50℃后,随着温度的升高,噁唑酰草胺的含量锐减;醇类对噁唑酰草胺的稳定性影响较大。
期刊
非晶硅/晶体硅异质结(HAC)太阳电池具有高光电转换效率、工艺简单、重复性好和低成本等优点,因此成为当前研究热点。热丝化学气相沉积(HWCVD)具有载板无电位、无等离子体轰击、生成的基团呈辐射状发散、工艺易控制、成本低等优点。目前,对于HWCVD法制备的HAC太阳电池中IP(即I层为本征钝化层和P层为发射极)复合非晶硅膜层的性能研究过少。为针对性把握HAC太阳电池的制备技术方向,研究薄膜微结构与电
学位
随着社会的发展,人类对人工照明的需求不断增加。良好的室内照明不仅可以降低健康风险,而且可以提高工作和学习效率。室内照明对近视的影响是当前研究的热点,光谱质量和照度均是影响近视产生和发展的重要因素。本文根据国内外相关文献资料,并结合实验探究了光与近视的关系;根据照度实验结果对形觉剥夺法在应用中存在的局限性进行了分析。此外,照度计作为照度量化仪器,在近视防控中具有重要意义,本文设计了一款多功能语音照度
学位
随着科学技术的发展,红外探测技术在生产和生活方面的应用越来越广泛。其中基于热释电效应的红外探测器具有设备简单、响应范围宽、功耗低、串扰小等特点,在非分散红外气体探测方面的应用是红外探测技术的研究重点。作为热释电红外探测系统的核心,热释电材料的性能对探测器的探测能力具有决定性的作用。Mn掺杂Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3【简称Mn-PIMNT】弛
学位