石墨烯调制器与非互易器件的基本极限与近优设计
光学
2015-06-16 v2
摘要
近期对调制器、偏振旋转器和隔离器的演示证明了石墨烯在光子学应用中的潜力。这些有希望但初步的结果提出了关键问题：使用多层结构、石墨烯图案化、金属添加或其组合的更复杂设计所能实现的最佳性能是什么，以及如何在实践中实现这种最优设计？如今，问题的复杂性因石墨烯参数的可变性而放大，使得这些新器件的设计依赖于耗时且次优的试错程序。我们首先证明上述器件的相关品质因数受制于绝对理论上限，从而解决了这一问题。引人注目的是，这些极限仅与石墨烯的电导率张量有关；因此，我们可以提供基本的路线图信息，例如最佳器件性能与波长和石墨烯质量的关系。其次，基于所发展的理论、物理洞察力和详细模拟，我们展示了如何设计接近这些基本极限的结构，证明了显著改进的可能性。这些结果被认为对于基于石墨烯的调制器、旋转器和隔离器的设计至关重要，并且也直接适用于其他二维材料。
引用
@article{arxiv.1308.3068,
title = {Fundamental limits and near-optimal design of graphene modulators and non-reciprocal devices},
author = {Michele Tamagnone and Arya Fallahi and Juan R. Mosig and Julien Perruisseau-Carrier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1308.3068},
year = {2015}
}
备注
13 pages, 6 figures, corresponding author: Julien Perruisseau-Carrier ([email protected])