面向基于光泵浦石墨烯的损耗补偿与激光太赫兹超材料的研究

数值计算表明，光泵浦石墨烯适用于补偿太赫兹 (THz) 超材料中的固有损耗。首先，计算了光泵浦下石墨烯的复电导率，并确定了单层石墨烯中实现太赫兹放大的适当条件。研究表明，当在电信波长 $\lambda=1.5~\mathrm{\mu m}$ 处进行泵浦时，石墨烯在高达室温的温度和中等泵浦强度下即可发生放大。此外，为了研究石墨烯与等离子体裂环谐振器 (SRR) 超材料之间的耦合，我们在低至 $T=77~\mathrm{K}$ 的温度和 $I=300~\mathrm{mW/mm^2}$ 的泵浦强度下评估并讨论了石墨烯的放大特性。通过全波模拟研究了欧姆损耗和介电损耗机制的贡献。结果表明，石墨烯中的光受激发射放大可以补偿裂环谐振器超材料的损耗。此外，研究还表明，由非对称裂环谐振器和光泵浦石墨烯组成的混合材料能够超过激光阈值条件，并以最低 $60~\mathrm{nW/mm^2}$ 的输出功率水平发射相干太赫兹辐射。使用光泵浦石墨烯非常适合太赫兹超材料的损耗补偿，并为新型相干太赫兹源开辟了道路。