石墨烯-介质复合结构的古斯-汉欣位移调控研究

论文摘要

古斯-汉欣位移是指光束发生反射时,反射光束在入射面内偏离几何光学路径的横向位移,它在近场光学探测、集成光学、光电器件等领域中具有十分重要的地位。通常光频段的古斯-汉欣位移只有微米量级,限制了它在光学传感器等光电器件中的实际应用。因此,增强以及调控古斯-汉欣位移的工作成为该领域的研究热点之一。目前基于石墨烯-介质复合结构调控古斯-汉欣位移的方案在可见光和光通信波段已经得到广泛研究,通过调节石墨烯电导率即可实现古斯-汉欣位移的灵活调控,但是中红外波段的调控研究却鲜有报道。在中红外波段,石墨烯-六方氮化硼超晶具备双曲可调特性,该结构表面反射光束的古斯-汉欣位移不仅可以实现调控,六方氮化硼的谐振特性还能使位移得到增强。本文中,我们以中红外波段TM极化波为入射光,研究了石墨烯-SiO2结构和石墨烯-六方氮化硼结构表面反射光束古斯-汉欣位移的调控,具体工作如下:1、基于石墨烯-SiO2结构的古斯-汉欣位移调控。用稳态相位法和传输矩阵理论分析了石墨烯-SiO2结构中反射光束的古斯-汉欣位移,研究了费米能级、石墨烯层数和弛豫时间对古斯-汉欣位移的影响。结果表明,古斯-汉欣位移随费米能级、石墨烯层数增大而减小,费米能级由0.2eV增至0.5eV,位移减小17倍波长;石墨烯层数由1增至4,位移减小21.3倍波长。弛豫时间能调控古斯-汉欣位移的大小,但是不能改变符号。2、基于石墨烯-六方氮化硼结构的古斯-汉欣位移调控。理论分析了石墨烯-六方氮化硼结构中反射光束的古斯-汉欣位移,研究了费米能级、石墨烯层数、弛豫时间及六方氮化硼厚度对古斯-汉欣位移的影响。结果表明,古斯-汉欣位移同样随费米能级、石墨烯层数增大而减小,费米能级由0.2eV增加至0.5eV时,位移减小48.6倍波长;石墨烯层数由1增加至4,位移减小51.8倍波长,调控效果更加明显;调控弛豫时间和六方氮化硼厚度可以改变古斯-汉欣位移的大小和符号。与石墨烯-SiO2结构相比,石墨烯-六方氮化硼结构表面反射光束的古斯-汉欣位移得到了增强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 古斯-汉欣位移的研究背景及意义
•   1.2 古斯-汉欣位移研究进展
•   1.3 古斯-汉欣位移调控研究现状
•   1.4 石墨烯与六方氮化硼
•     1.4.1 石墨烯
•     1.4.2 六方氮化硼
•   1.5 本文的主要内容和结构安排
• 第二章 古斯-汉欣位移研究的基本理论
•   2.1 稳态相位法
•   2.2 高斯光束法
•   2.3 传输矩阵理论
•   2.4 本章小结
• 第三章 石墨烯-SiO2 复合结构对古斯-汉欣位移的调控
•   3.1 模型与理论分析
•   3.2 仿真结果与讨论
•   3.3 本章小结
• 第四章 石墨烯-hBN复合结构对古斯-汉欣位移的调控
•   4.1 模型及理论分析
•   4.2 仿真结果与讨论
•   4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 闫兴彬

导师: 郑之伟

关键词: 古斯汉欣位移,石墨烯,六方氮化硼,调控

来源: 湖南师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,物理学,无线电电子学

单位: 湖南师范大学

分类号: TN256;O435.1

总页数: 53

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