【摘 要】
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黑磷二维材料具有诸多优越的性能。包括高室温载流子迁移率、可广泛调谐的直接带隙、面内各向异和出色的非线性光学响应等。因而在光电器件中拥有广阔的应用前景。相比与金属和石墨烯,其拥有更宽的调制范围与调制手段。近年来,基于磷烯的等离激元诱导透明现象逐渐引起人们注意,其在慢光、光开关器件中很有潜力。本文使用软件FDTD solutions,通过时域有限差分法数值模拟计算基于磷烯π型结构下的等离激元诱导透明现
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黑磷二维材料具有诸多优越的性能。包括高室温载流子迁移率、可广泛调谐的直接带隙、面内各向异和出色的非线性光学响应等。因而在光电器件中拥有广阔的应用前景。相比与金属和石墨烯,其拥有更宽的调制范围与调制手段。近年来,基于磷烯的等离激元诱导透明现象逐渐引起人们注意,其在慢光、光开关器件中很有潜力。本文使用软件FDTD solutions,通过时域有限差分法数值模拟计算基于磷烯π型结构下的等离激元诱导透明现象。旨在实现中红外波段内对透明窗口的宽范围调制。论文主要内容和结论包括:(1)建立基于磷烯的三种结构模型:单π型、反向π型级联、同向π型级联。比较下得出:由于增强了亮态与暗态的耦合,实现了近场增强,透明窗口强度显著提升。且同向π型级联结构中相邻的暗态耦合削弱了强度,因而略强度略低于反向π型级联结构。相比之下反向π型级联结构效果更显著。在此基础上调节反向π型级联结构中相邻单π结构之间的距离,实现对调节透明窗口强度的进一步调节,随着距离不断减小,相邻的两个单π结构之间的耦合不断增强导致透明窗口的变化,出现了新的透明窗口,为调控提供了新的思路。(2)建立尺寸更小更有应用潜力的紧凑的π型结构。紧凑的π型结构消除了相邻之间的暗态耦合,且缩小了尺寸,中间的宽度可以在固定波段范围内调节透明窗口数量以及强度。实现了模型参数对透明窗口数量的调节。该结构下发现其对偏振光的敏感性高,通过调节入射光偏振角,可以实现对透明窗口强度的调节,达到类似“开关”的效果。(3)通过改变磷烯的费米能级,透明窗口表现出优异的宽波段可调谐性,其中,分别可以在X方向和Y方向进行5-12μm、15-30μm的超宽动态控制。相比石墨烯和金属,磷烯能更好的实现在中、远红外波段的宽范围、低损耗、强色散的可调谐透明。
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