中红外有源石墨烯纳米带等离激元波导器件
介观与纳米尺度物理
2013-12-31 v1 光学
摘要
掺杂石墨烯因其介电函数具有多样的外部可控性，以及其高度压缩的石墨烯表面等离激元 (GSP) 波长，成为中红外波段有源等离激元材料的有力竞争者。在本文中，我们设计了基于电压门控非均匀介质层上掺杂石墨烯纳米带 (GNRs) 电调制的有源等离激元波导器件。我们首先开发了品质因数 (FoM) 公式，以表征无源和有源石墨烯纳米带波导的性能。基于 FoM，我们选择了最优的 GNRs 来构建等离激元快门，该快门由放置在由 Si 纳米柱支撑的非均匀 SiO 衬底顶部的 GNR 组成。模拟研究表明，对于简单的 50nm 长等离激元快门，调制对比度可超过 30dB。该等离激元快门被进一步扩展用于构建 4 端口有源功率分配器和 8 端口有源网络，两者均基于 GNR 交叉结波导。对于有源功率分配器，每个波导臂的 GSP 功率传输可通过施加的栅极电压独立控制，具有高调制对比度和近乎均等的功率分配比例。从 8 端口有源网络的构建可以看出，GNR 交叉结波导有可能扩展为大型复杂的有源波导网络，在中红外石墨烯等离激元集成纳米电路这一令人兴奋的新领域展现出巨大潜力。
引用
@article{arxiv.1312.7720,
title = {Mid-infrared Active Graphene Nanoribbon Plasmonic Waveguide Devices},
author = {Kelvin J. A. Ooi and Hong Son Chu and Lay Kee Ang and Ping Bai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1312.7720},
year = {2013}
}
备注
12 pages, 6 figures