基于光激发有源石墨烯双曲超材料的可调太赫兹放大
光学
2018-11-30 v2
摘要
太赫兹（THz）频率下电磁辐射的高效放大与激光输出是一项非平凡任务，目前主要由可调性有限且窄带的量子级联激光构型实现。迫切需要在宽频率范围内可重构运行的紧凑高效 THz 电磁源。光激发石墨烯可作为增益介质在低频 THz 产生相干辐射，但因其超薄厚度响应非常弱。本工作中，我们展示了一种基于有源 THz 双曲超材料（HMM）的替代设计，以实现高效可调且紧凑的宽带 THz 放大器与激光器；该 HMM 由多层光激发石墨烯与薄介电层交替堆叠构成。对所提超薄有源 HMM 的双曲线 THz 响应进行了分析与数值表征。当基于石墨烯的 HMM 结构被周期性图案化时，由于双曲色散，识别出一种宽带慢波传播机制。在此情形下，获得了宽频带内 THz 波的可重构放大，并可通过改变石墨烯的准费米能级进行调谐。我们证明，所呈现可调 THz 放大器或激光器的 THz 响应由 HMM 波导阵列中的入射光泵浦（光掺杂）和负载介电材料控制，这一有趣特性在 THz 放大、发射与传感应用中具有巨大潜力。
引用
@article{arxiv.1811.04143,
title = {Tunable Terahertz Amplification Based on Photoexcited Active Graphene Hyperbolic Metamaterials},
author = {Tianjing Guo and Liang Zhu and Pai-Yen Chen and Christos Argyropoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.04143},
year = {2018}
}