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基于Fano共振的金屬-絕緣體-金屬-石墨烯納米管混合結(jié)構(gòu)動態(tài)可調(diào)折射率傳感器

編號:CYYJ02986

篇名:基于Fano共振的金屬-絕緣體-金屬-石墨烯納米管混合結(jié)構(gòu)動態(tài)可調(diào)折射率傳感器

作者:祁云平 賈迎君 張婷 丁京徽 尉凈雯 王向賢

關(guān)鍵詞: 表面等離子體激元 石墨烯納米管 折射率傳感器 多模干涉耦合模理論

機構(gòu): 西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院 四川大學(xué)電子信息學(xué)院 蘭州理工大學(xué)理學(xué)院

摘要: 為了解決傳統(tǒng)金屬-絕緣體-金屬(metal-insulator-metal,MIM)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)傳感器不可動態(tài)調(diào)控的問題,本文將石墨烯納米管引入MIM波導(dǎo)耦合圓環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu),設(shè)計了一種動態(tài)可調(diào)的MIM-石墨烯納米管混合結(jié)構(gòu)折射率傳感器.采用有限元法對系統(tǒng)的傳輸特性,、電場分布和磁場分布進(jìn)行數(shù)值研究,并通過多模干涉耦合模理論進(jìn)行分析驗證.結(jié)果表明,Fano共振源自于TM10腔共振模式和石墨烯等離子體電共振模式之間的相干耦合.通過改變石墨烯的化學(xué)勢可以在較大波長范圍內(nèi)動態(tài)調(diào)諧Fano共振的諧振波長和線寬,從而實現(xiàn)折射率傳感器的動態(tài)調(diào)控.在最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)下,傳感器靈敏度可達(dá)1250 nm/RIU.與傳統(tǒng)的MIM波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相比,該器件具有結(jié)構(gòu)簡單,、動態(tài)可調(diào),、易于加工且工作波段范圍大等諸多優(yōu)點,對設(shè)計可動態(tài)調(diào)控的高性能納米光子集成器件具有一定的指導(dǎo)意義.

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