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太赫兹波段内嵌石墨烯的宽带可调谐超材料吸收器

DOI：10.1088/2040-8986/ab56c0 期刊：Journal of Optics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 为电磁隐身、光电探测和宽带通信等多种应用设计太赫兹宽带超材料吸收器已开展了大量研究。如何在实现宽带吸收的同时保持宽范围可调性，仍是超材料吸收器（MA）设计的热门课题。本文基于石墨烯的场增强效应和等离子体共振，提出一种新型嵌入式石墨烯超材料宽带可调吸收器设计方案。该结构采用堆叠构型，在1.2 THz宽频范围内可实现高达90%的吸收率。对比分析表明，嵌入石墨烯的MA比无石墨烯结构具有更宽的吸收带宽，这揭示了本设计中集成石墨烯层的重要性。通过详细的表面电流与电场分布数值计算，本研究更深入地揭示了宽带/多频吸收的物理机制。此外，数值计算还表明该MA同时具备可调谐性、偏振不敏感、入射角不敏感以及优异的结构参数容差等特性。这种嵌入式石墨烯MA可应用于智能传感器、宽带吸收器和成像设备等具有前景的领域。
作者： Xue-mei Du，Feng-ping Yan，Wei Wang，Si-yu Tan，Lu-na Zhang，Zhuo-ya Bai，Hong Zhou，Ya-fei Hou
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计一种通过集成石墨烯实现高吸收率和可调性的太赫兹宽带超材料吸收器，利用其场增强效应和等离子体共振特性。

研究成果

设计的石墨烯嵌入式超材料吸收器在1.2太赫兹宽频范围内实现了超过90%的吸收率，展现出优异的可调谐性、偏振不敏感性和入射角不敏感性等特性。该吸收器的性能归因于石墨烯的等离子体共振和场增强效应。研究表明其在智能传感器、宽带吸收器和成像设备中具有潜在应用价值。

研究不足

该研究基于数值模拟，并承认存在实际制造挑战，例如由于制造技术的限制导致结构参数不准确。这些因素可能导致轻微的频率偏移，并影响宽带吸收特性。

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