基于石墨烯的混合等离激元波导及相关器件研究-光学工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 研究生签名： 日期： 南京邮电大学学位论文使用授权声明 本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文 档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索； 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名： 导师签名： 日期： 摘要 在过去的几十年中，摩尔定律一直指导着集成电子学的发展。而从集成电子学的发展来 看，减小光子器件的尺寸以及提高集成度将会是集成光子学发展的关键。而基于表面等离激 元的光波导可突破衍射极限，是光子集成发展的一个重要途径。石墨烯，因其独特的光电及 机械特性而备受关注，被认为是替换贵金属成为新型的表面波材料一种选择。 本文是在前人工作的基础上，着重研究太赫兹波段下，石墨烯表面等离激元的特性以及 基于石墨烯的太赫兹波导及相关偏振器件。本文利用有限元算法，在 30THz 频率下，先从普 通的石墨烯混合等离激元波导开始模拟仿真，了解了其偏振、传输、损耗等多方面特性。并 在此基础上改进了波导，研究了几种不同结构的石墨烯等离激元波导：普通石墨烯混合等离 激元波导、倒 U 型石墨烯混合等离激元波导、凸型石墨烯混合等离激元波导。以上几种波导 都具有高紧凑度、低损耗及高光场限制能力的特点。并在对石墨烯波导研究的基础上探讨了 太赫兹波段的基于石墨烯的偏振分束器。 通过本课题的研究，本文最终提出了几种具有高集成度、低损耗以及偏振不敏感的石墨 烯波导，可用于太赫兹波段的多种波导器件的设计。并利用提出的石墨烯波导，设计仿真了 一款具有高紧凑度的基于石墨烯波导的偏振分束器。此款偏振分束器长度约为 400 nm，尺寸 相对于常见太赫兹偏振器件要小很多，具有很高的紧凑度。 关键词: 集成光子学，石墨烯，等离激元波导，偏振器件 ，太赫兹 I Abstract In the past few decades, Moores Law has been leading the development of integrated electronics. From the development of integrated electronics, it can be known that reduce the size of photonic devices and integration will be the key to improve the development of integrated photonics. And take the advantage of waveguides based on surface plasmon, which can break the diffraction limit, is an important way to develop photonic integration. And, graphene, because of its unique photoelectric and mechanical properties have attracted much attention, is considered to be a new choice of being used in plasmonic waveguides instead of precious metals. This paper is based on previous work, focusing on the plasmon surface properties of graphene in THz, graphene-based terahertz waveguides and related polarizer. The finite element method is the main research method in this paper. It is started with an ordinary graphene-based hy