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专利号: 2020101064896
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于石墨烯等离子体共振估算圆偏振光吸收峰位置的方法,其特征在于,所述方法基于一种石墨烯对圆偏振光高效率吸收的吸波装置实现;所述装置由结构元胞构成,所述元胞从上到下依次由石墨烯方片、介质薄膜层和金属反射镜构成;所述介质薄膜层用来分隔石墨烯和金属反射镜;所述金属反射镜的厚度大于入射光波长趋肤深度;

所述方法包括:在圆偏振光两个正交方向电场的激发下,电荷在石墨烯方片的边缘积累形成石墨烯等离子体共振,采用FDTD计算石墨烯取不同边长时所对应的补偿相位,然后进行线性拟合,进而估算石墨烯取其他边长时所对应的补偿相位,对应的共振吸收波长λr与石墨烯方片边长L满足:

其中,λr是圆偏振光的共振吸收波长,m为共振模式数,L为石墨烯方片的边长,/2π是补偿相位;Re(neff)为石墨烯等离子体有效折射率的实部;

根据上式估算出石墨烯边长对应的共振吸收波长λr,即可得到吸收峰位置。

2.一种动态选择石墨烯对圆偏振光吸收通道的方法,其特征在于,所述方法基于一种石墨烯对圆偏振光高效率吸收的吸波装置实现;所述装置由结构元胞构成,所述元胞从上到下依次由石墨烯方片、介质薄膜层和金属反射镜构成;所述介质薄膜层用来分隔石墨烯和金属反射镜;所述金属反射镜的厚度大于入射光波长趋肤深度;

所述方法在圆偏振光两个正交方向电场的激发下,电荷在石墨烯方片的边缘积累形成石墨烯等离子体共振,通过对石墨烯施加外加电压改变石墨烯的费米能级EF,进而改变石墨烯等离子体对应的共振波长,实现石墨烯对圆偏振光吸收通道的动态选择。

3.如权利要求2所述的一种动态选择石墨烯对圆偏振光吸收通道的方法,其特征在于,通过增加石墨烯费米能级EF,石墨烯对圆偏振光的吸收波长发生蓝移,吸收峰向短波方向移动。

4.一种实现石墨烯对圆偏振光高效率多通道增强吸收的方法,其特征在于,所述方法基于一种石墨烯对圆偏振光高效率吸收的吸波装置实现;所述装置由结构元胞构成,所述元胞从上到下依次由石墨烯方片、介质薄膜层和金属反射镜构成;所述介质薄膜层用来分隔石墨烯和金属反射镜;所述金属反射镜的厚度大于入射光波长趋肤深度;

所述方法在圆偏振光两个正交方向电场的激发下,电荷在石墨烯方片的边缘积累形成石墨烯等离子体共振,通过在一个元胞中集成多个不同边长的石墨烯方片,进而获得对圆偏振光的多个吸收增强通道。

5.如权利要求4所述的一种实现石墨烯对圆偏振光高效率多通道增强吸收的方法,其特征在于,所述在一个元胞中集成不同边长的石墨烯方片数量为2个或3个,分别获得2个和

3个圆偏振光的增强吸收通道。

6.一种实现石墨烯对圆偏振光选择性吸收的方法,其特征在于,所述方法基于一种石墨烯对圆偏振光高效率吸收的吸波装置实现;所述装置由结构元胞构成,所述元胞从上到下依次由石墨烯方片、介质薄膜层和金属反射镜构成;所述介质薄膜层用来分隔石墨烯和金属反射镜;所述金属反射镜的厚度大于入射光波长趋肤深度;

所述方法通过激发石墨烯方片的表面等离子体共振增强对圆偏振光的吸收效率,该方法适用的波段为可以激发石墨烯等离子体共振的中红外至太赫兹波段。

7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,在石墨烯等离子体共振对应的吸收波长处,石墨烯对圆偏振光的吸收效率最高达到100%。