編號：CPJS06827
篇名：涂覆石墨烯的橢圓形電介質(zhì)納米線光波導(dǎo)的模式特性分析
作者：程鑫 薛文瑞 衛(wèi)壯志 董慧瑩 李昌勇
關(guān)鍵詞： 石墨烯 納米線 波導(dǎo) 分離變量法
機構(gòu)： 山西大學(xué)物理電子工程學(xué)院 山西大學(xué)激光光譜研究所 山西大學(xué)
摘要： 設(shè)計了一種涂覆石墨烯的橢圓形電介質(zhì)納米線光波導(dǎo).采用分離變量法,在橢圓柱坐標(biāo)系中,借助Mathieu函數(shù),得到了色散方程.通過數(shù)值求解色散方程,可以得到模式的有效折射率和場分布,從而得到模式的傳播長度.研究了工作波長、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及石墨烯的費米能對模式特性的影響,并給出了前五個模式的品質(zhì)因數(shù).計算表明,當(dāng)波長從4.3μm增加到8.8μm,這5個模式的有效折射率的實部減小,基模和一階模的傳播長度增大,二階模的傳播長度先增大后減小.當(dāng)改變納米線結(jié)構(gòu)參數(shù)半長軸和半短軸時,對基模和一階模的模式特性影響較小,對二階模的模式特性影響較大.當(dāng)石墨烯的費米能從0.45 eV增加到0.72 eV時,有效折射率的實部減小,傳播長度可以達(dá)到2μm左右.分離變量法得到的結(jié)果與有限元方法得到的結(jié)果完全一致.本文工作可以為基于涂覆石墨烯的電介質(zhì)納米線的光波導(dǎo)的設(shè)計、制作和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ).
