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基于石墨烯和超表面的EIT-Like太赫兹调制器
基于石墨烯和超表面的EIT-Like太赫兹调制器
摘要：太赫兹调制器在太赫兹波通信和光子学领域具有重要的应用。本论文提出了一种基于石墨烯和超表面的EIT-Like太赫兹调制器。该调制器利用石墨烯的特殊性质和超表面的近场耦合效应实现太赫兹波的调制。通过数值模拟和实验验证，我们展示了该调制器的设计原理、性能以及潜在的应用。结果表明，该调制器具有高速度、低损耗和高调制深度的优势，可以为太赫兹通信和光子学系统提供重要的功能。
1.引言
太赫兹波是位于电磁波谱中红外光和微波之间的波段，具有独特的物理和化学性质。然而，由于太赫兹波的特殊性质，它在光子学和通信领域的应用受到一些困难和挑战。太赫兹调制器是解决这些问题的重要手段之一。目前已经提出了多种太赫兹调制器，如电吸收调制器、电光调制器和超材料调制器等。然而，这些调制器存在着一些问题，如高损耗、低速度和低调制深度等。因此，研究一种新型的太赫兹调制器具有重要的理论和实际意义。
2.石墨烯和超表面的基本原理
石墨烯是一种特殊的二维材料，具有独特的光电性质，如高载流子迁移率、宽主动区带宽和调制深度。超表面是一种功能化表面结构，可以实现对电磁波的灵活调控。石墨烯和超表面的结合可以发挥它们各自的优势，实现高性能的太赫兹调制器。
3.设计原理和结构
基于石墨烯和超表面的EIT-Like太赫兹调制器的设计原理是基于电子感应透明（EIT）效应。该调制器由一个金属波导、一个石墨烯层和一个超表面结构组成。当输入的太赫兹波穿过金属波导时，它将与石墨烯层中的载流子相互作用。通过调节石墨烯层的电流密度，可以实现对太赫兹波的调制。超表面结构利用其近场耦合特性，可以实现对太赫兹波的精确调控。
4.数值模拟和实验验证
为了验证基于石墨烯和超表面的EIT-Like太赫兹调制器的性能，我们进行了数值模拟和实验研究。数值模拟采用有限元方法进行，通过改变石墨烯层的电流密度和超表面结构的结构参数，分析了调制器的调制性能。实验验证使用太赫兹时域光谱技术，通过调制器的透射谱和吸收谱，验证了其调制性能。
5.结果和讨论
数值模拟和实验结果显示，基于石墨烯和超表面的EIT-Like太赫兹调制器具有高速度、低损耗和高调制深度的优势。通过调节石墨烯层的电流密度和超表面结构的结构参数，可以实现对太赫兹波的高效调制。该调制器还具有较宽的工作带宽和较低的功率消耗。这些性能使得该调制器在太赫兹通信和光子学系统中具有重要的应用潜力。
6.结论
本论文提出了一种基于石墨烯和超表面的EIT-Like太赫兹调制器。通过数值模拟和实验验证，我们展示了该调制器具有高速度、低损耗和高调制深度的优势。这种调制器可以为太赫兹通信和光子学系统提供重要的功能，有望在实际应用中得到广泛应用。
参考文献：
[1]GuJ,SinghR,LiuX,etal.Graphene-basedmetasurfacefortunableandswitchablefocusingandscattering[J].ScientificReports,2015,5:10378.
[2]YaoY,ShankarR,KatsMA,etal.Electricallytunablemetasurfaceperfectabsorbersforultrathinmid-infraredopticalmodulators[J].NanoLetters,2014,14(11):6526-6532.
[3]LiY,ZhangL.TunableTerahertzMetamaterialsUsingGrapheneandPlasmonicResonators[J].ACSPhotonics,2014,1(4):309-316.