研究目的
为了定量比较边界条件和体积法在模拟含石墨烯层光子器件中的结果，并确定体积法的适用极限。
研究成果
研究发现，在适当条件下，三种模拟方法（边界条件法、体积法和微扰法）均能提供可比的结果。为获得准确结果，体积法应采用不超过1纳米的层厚度。微扰法尽管简单，但其结果与其他方法完全可比，且计算需求更低。
研究不足
该研究仅限于模拟，未包含实验验证。体积法要求在石墨烯区域进行非常精细的离散化处理，这可能会带来较高的计算需求。
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光波导上的石墨烯：模拟方法的比较
DOI：10.1007/s11082-020-02265-0
期刊：Optical and Quantum Electronics
出版年份：2020
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
最近，石墨烯等新型二维材料的独特性质彻底改变了多个科学技术领域。对包含石墨烯层的光子器件进行精确数值模拟需要采用新方法或改进现有方法。本文比较了单层石墨烯三种表征模型的计算结果：（1）具有有限表面复电导率的无限薄片模型；（2）呈现单轴各向异性复介电常数的有限厚度薄层模型；（3）无限小体积内的各向异性介电常数扰动模型。我们将严格色散方程的数值解相互对比，并与多种商用及自主开发软件包的计算结果进行对照。在适当条件下，所有方法得出的结果具有可比性。
作者：
Ji?í ?tyroky，Ji?í Petrá?ek，Pavel Kwiecien，Ivan Richter，Vladimír Kuzmiak
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