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通过石墨烯-六方氮化硼超材料实现可调谐红外非对称光传输与吸收
摘要： 本文从理论上证明，采用平面多层石墨烯-六方氮化硼（hBN）超材料（GhMMs）可实现光波的超宽带、高对比度非对称传输（AT）与非对称吸收（AA）。在垂直入射的横磁偏振光条件下，该AA与AT特性出现于远红外（FIR）与中红外（MIR）波段。该GhMMs集成有锗材质的两种非对称光栅，由11层石墨烯与10层hBN交替堆叠构成。此外，这种混合结构的总亚波长厚度约3微米，不足近50太赫兹自由空间波长的一半。该方案（类似于Xu和Lezec提出的可见光波段无源双曲超材料方案[Nat. Commun. 5, 4141 (2014)]）基于激发具有不同传输特性的GhMM高β模式。除具备超宽带与高对比度特性外，所提出的GhMMs之AT与AA特性还可通过调节石墨烯化学势实现主动调控。研究进一步表明：通过改变μ值，可获得FIR波段AT系数的开关切换及MIR频段的选择性调谐。凭借其亚波长平面构型与主动调控特性，这类兼具AT与AA特性的多层石墨烯-hBN超材料有望集成于工作于MIR与FIR波段的紧凑光学系统，适用于光学二极管、传感器及热发射器等应用场景。
关键词： 非对称吸收、非对称透射、中红外、石墨烯-六方氮化硼超材料、可调光学特性、远红外
更新于2025-09-16 10:30:52
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通过倏逝场工程实现超表面中的极端不对称性：角度不对称吸收
摘要： 在实现对波传播完全控制的探索中，开发具有非对称响应的紧凑型器件是一项挑战。本文提出平面结构非对称工程的新范式，揭示并利用了倏逝波的单向激发特性。我们通过设计角向非对称吸收超表面并进行实验表征来验证该理念。结果表明：对于来自两个相反倾斜角度的入射波，其吸收对比度（即非对称程度）可实现从零到无穷大的任意调控。实验证明，这种非对称效应无法通过传统衍射光栅、反射阵列和相位梯度超表面实现。本研究为通过倏逝波工程实现波操控开辟了新途径，在单侧探测与传感、角度编码隐写术、平面非线性器件及各类物体散射图案整形等领域具有重要应用前景。
关键词： 倏逝波、超表面、波操控、非对称吸收
更新于2025-09-04 15:30:14