研究目的
通过提出一种新型混合石墨烯等离子体波导，以满足对具有超低传输损耗的高度集成太赫兹芯片的需求。
研究成果
所提出的混合石墨烯等离子体激元波导展现出卓越的波导性能，具有超强的能量限制能力和极低的传输损耗，使其成为芯片基通信中超高集成度太赫兹器件的理想候选方案。
研究不足
该研究聚焦于波导的理论设计与仿真，尚未开展实验验证。实际实施可能面临材料制备及集成至现有太赫兹器件方面的挑战。
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基于石墨烯等离子体技术的超紧凑低损耗太赫兹波导
DOI：10.1088/2053-1583/ab5546
期刊：2D Materials
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
为满足对具有超低传输损耗的高度集成太赫兹芯片的需求，本文提出一种新型混合石墨烯等离子体波导结构——在槽-脊（覆盖石墨烯）结构与高折射率介质波导之间嵌入低折射率绝缘体。该设计波导融合了石墨烯的等离子体响应特性、大折射率差材料的能量分布机制以及混合等离子体波导的模态特性，从而实现卓越的导波性能。与工作在3太赫兹频段的传统石墨烯混合等离子体波导相比，该结构实现了50倍更强的模式限制能力及5倍更低的传输损耗。通过研究模态特性对石墨烯化学势的影响，我们发现了一种主动调控模式限制范围或传输距离的方法。此外，由于模式具有超强的能量限制能力，两个平行波导耦合产生的串扰可忽略不计，这为研制超紧凑型芯片级太赫兹器件奠定了基础。
作者：
Kai Zheng，Yufeng Yuan，Litao Zhao，Yu Chen，Fan Zhang，Jun Song，Junle Qu
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