一种基于强耦合效应增强单层石墨烯宽带吸收的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于强耦合效应增强单层石墨烯宽带吸收的方法，该方法选用石墨烯纳米条带阵列作为吸收层，以金属槽阵列作为衬底，并在金属槽内设置相应填充介质，通过石墨烯纳米条带阵列激发石墨烯表面等离激元共振，通过金属槽支持磁共振模式的激发，使两个模式之间强耦合所产生的杂化场集中分布在石墨烯处，最终实现增强石墨烯的宽带吸收效应；其中，使用的石墨烯纳米条带阵列仅与金属梯形槽阵列的一边缘接触，满足了激发强耦合效应要求较高品质因子石墨烯等离激元模的共振条件。本发明专利技术增强的吸收带宽覆盖在中红外波段，具有高带通、低波动、高速率等特性，可以在集成全光网络中获得应用。

A Method of Enhancing Broadband Absorption of Monolayer Graphene Based on Strong Coupling Effect

The invention discloses a method for enhancing broad-band absorption of single-layer graphene based on strong coupling effect. The method uses graphene nanostrip array as absorption layer, metal slot array as substrate, and corresponding filling medium in metal slot. The surface plasmon resonance of graphene is stimulated by graphene nanostrip array, and the excitation of magnetic resonance mode is supported by metal slot. The hybrid field produced by the strong coupling between the two modes is concentrated on graphene, which ultimately enhances the broad-band absorption effect of graphene. The graphene nanoribbon array is only in contact with one edge of the metal trapezoidal groove array, which satisfies the resonance condition of graphene plasma polaron mode, which requires a higher quality factor to excite the strong coupling effect. The enhanced absorption bandwidth of the invention covers the mid-infrared band, has the characteristics of high bandpass, low fluctuation and high speed, and can be applied in the integrated all-optical network.

【技术实现步骤摘要】
一种基于强耦合效应增强单层石墨烯宽带吸收的方法
本专利技术涉及纳米光子学
，尤其涉及一种基于强耦合效应增强单层石墨烯宽带吸收的方法。
技术介绍
光吸收作为材料的一本征属性，其大小对于各种先进的光子学器件设计起到至关重要的作用，譬如：调制器、探测器、太阳能电池等。然而，传统的薄膜材料由于材料自身具有相对低的吸收与窄的参数空间，其微型化的发展在中红外波段严重受阻。与此同时，石墨烯作为一单原子层的薄膜材料，因其具有超高的载流子迁移率、卓越的调谐能力与非线性效应，已被广泛的应用于各种功能化的光电子器件设计当中。更重要的是中红外光子与石墨烯电子的相互作用可产生是石墨烯表面等离激元。相较于传统的金属表面等离激元，激发的石墨烯表面等离激元具有超高的局域场限定、较低的能量损耗、并且还具有卓越的调谐能力；这些对于发展未来的中红外波段的微型化光子学器件都具有非常重要的意义。虽然石墨烯具有以上所述的这些优势，但是明显低的中红外吸收使得石墨烯在此波段的器件性能极度受限；虽然各种物理原理包括：干涉、阻抗匹配、临界耦合、等离激元共振增强等已被提出用来提高石墨烯的吸收效率，但是这些理论只针对于窄带吸收设计，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于强耦合效应增强单层石墨烯宽带吸收的方法，其特征在于，该方法选用石墨烯纳米条带阵列作为吸收层，以金属槽阵列作为衬底，并在金属槽内设置填充介质；通过石墨烯纳米条带阵列激发石墨烯表面等离激元共振，通过金属槽支持磁共振模式的激发，使两个模式之间强耦合所产生的杂化场集中分布在石墨烯处，最终实现增强石墨烯宽带吸收效应。

【技术特征摘要】
1.一种基于强耦合效应增强单层石墨烯宽带吸收的方法，其特征在于，该方法选用石墨烯纳米条带阵列作为吸收层，以金属槽阵列作为衬底，并在金属槽内设置填充介质；通过石墨烯纳米条带阵列激发石墨烯表面等离激元共振，通过金属槽支持磁共振模式的激发，使两个模式之间强耦合所产生的杂化场集中分布在石墨烯处，最终实现增强石墨烯宽带吸收效应。2.如权利要求1所述的基于强耦合效应增强单层石墨烯宽带吸收的方法，其特征在于，所述的金属槽顶部槽间距小于底部槽间距，金属槽内设有填充介质，石墨烯纳米条带阵列设置在金属槽的上表面；且其与金属槽阵列仅一边接触。3.如权利要求1所述的基于强耦合效应增强单层石墨烯宽带吸收的方法，其特征在于，增强后的石墨烯吸收带宽覆盖在中红外波段，其中带宽范围为：19.8～22.3微米。4.如权利要求1或2所述的基于强耦合效应增强单层石墨烯宽带吸收的方法，其特征在于，所述的金属槽由梯形金属槽阵列所构...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国华，黄磊，邓春雨，朱渊，陈博宇，恽斌峰，张若虎，崔一平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32