The development of the terahertz band electromagnetic spectrum is a hot topic in the field of electronics. Terahertz wave guiding, transmission and manipulation are key techniques to the cutting-edge terahertz technology. How to achieve low loss, long distance, energy concentration and tunable terahertz subwavelength waveguides is one of the most pressing scientific issue need to be solved. Graphene is a very promising new terahertz waveguide material with unique two-dimensional structure, excellent electrical conductivity and tunable electromagnetic parameters. Spoof Surface Plasmon Polaritons (SPPs) technique is a new method to achieve effective control of terahertz waves based on designed metal surface with artificial subwavelength periodic structures. In this project, by employing the novel electromagnetic properties of graphene and the advantage of mode confinement in spoof SPPs structures, the properties of the graphene-based terahertz spoof SPPs waveguides will be detailed investigation, including: ① Characterizing the key electromagnetic parameters of graphene, and analyzing the transmission mechanism of the spoof SPPs waveguides at terahertz frequencies. ② Theoretical modeling, and investigating the propagation and tunabilty properties of the graphene-based terahertz spoof SPPs waveguides. ③ Investigating the new features, new phenomena and new laws of the spoof SPPs propagating along the proposed graphene-based spoof SPPs waveguides, and finally obtain new methods and key technologies for the proposed waveguides design.
太赫兹波段的电磁频谱开发是当今电子学领域的热点课题。太赫兹波的导引、传输和调控是太赫兹前沿技术的核心,如何实现低损耗、长距离、能量集中、性能可调的亚波长太赫兹波导,是这一技术亟待解决的关键问题。石墨烯具有独特的二维结构、良好的电导率及易于调节的电磁参数,是极具潜力的太赫兹波导新材料。人工表面等离激元(SPPs)技术是一项通过在金属表面人工设计亚波长周期结构实现有效控制太赫兹波传输的新技术。本申请项目拟有机结合石墨烯新颖的电磁特性和人工SPPs结构模式束缚强的优势,深入开展基于石墨烯的太赫兹人工SPPs波导机理与特性研究,主要包括: ①太赫兹波段石墨烯关键电磁特性参数表征、人工SPPs波导传输机理分析;②基于石墨烯的太赫兹人工SPPs波导理论模型、传输机理与调控特性研究;③探讨石墨烯支持的人工SPPs的新特征和新现象、新规律,以期获得设计基于石墨烯的太赫兹人工SPPs波导的新方法和关键技术。
太赫兹波段的电磁频谱开发是当今电子学领域的热点课题。太赫兹波的导引、传输和调控是太赫兹前沿技术的核心,如何实现低损耗、长距离、能量集中、性能可调的亚波长太赫兹波导,是这一技术亟待解决的关键问题。本项目根据研究方案,有机结合石墨烯新颖的电磁特性和人工SPPs结构模式束缚强的优势,深入开展基于石墨烯的太赫兹人工SPPs波导机理与特性研究。首先,我们详细分析了太赫兹波段石墨烯的关键电磁特性参数;通过研究与借鉴石墨烯表面等离激元波导、超薄金属人工表面等离激元波导的结构特征与设计准则,系统研究石墨烯太赫兹人工表面等离激元波导的模型结构设计、传输机理、调控特性与激励方法;剖析石墨烯波导有效束缚、传输太赫兹表面等离激元的新现象与新规律,探索高性能石墨烯太赫兹人工表面等离激元波导设计的新方法与关键技术;在此基础上,深入开展石墨烯等离激元调制器、吸波器、极化偏转器等功能器件应用研究。本项目研究工作有望为发展高性能亚波长的太赫兹波导研究提供一条新思路,为石墨烯在太赫兹集成器件、电路与系统领域中的应该奠定坚实的电磁传输媒介基础。.在本基金项目的资助下,项目研究进展顺利并超额完成了预期目标,我们已在Carbon, Nanoscale, Photonics Research, Optics Express, Optics Letters, Journal of Lightwave Technology等主流期刊上发表SCI收录论文21篇(其中项目负责人作为一作/通讯且项目编号为第一标注的SCI论文15篇),发表学术会议论文13篇,获得国家发明专利5项、实用新型专利5项。
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数据更新时间:2023-05-31
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