集成随机光栅的单层石墨烯中表面等离极化激元的 optical 放大
光学
2022-04-27 v2 材料科学
摘要
本文设计并仿真了一种基于单层石墨烯的太赫兹（THz）可控有源等离激元波导结构，该石墨烯置于随机硅光栅衬底上。在所提出的THz有源等离激元波导结构中，光增益由光激发石墨烯单层的受激辐射过程提供，从而导致表面等离极化激元（SPP）波的放大。我们采用随机光栅衬底以引入沿石墨烯单层传播的SPP波的安德森局域化，从而在谐振频率处增强其光学放大。结果表明，对应于石墨烯SPP的谐振峰的增强因子可高达175。我们还分析了其沿石墨烯单层的相应场强分布，发现它们的强度与局域化位置彼此不同。通过研究结构透射率随泵浦与温度的变化，表明谐振峰频率随温度与外部泵浦强度的增加而蓝移。此外，我们显示环境温度升高60 K可使输出放大强度急剧降低至1/70。所提出的基于石墨烯的THz等离激元波导结构的这一特性，使其在温度传感应用与可开关激光器件中颇具用处。
引用
@article{arxiv.2107.01811,
title = {Optical amplification of surface plasmon polaritons in a graphene single layer integrated with a random grating},
author = {Abbas Ghasempour Ardakani and Peymaneh Rafieipour},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.01811},
year = {2022}
}