涂覆石墨烯的橢圓形電介質(zhì)納米線(xiàn)光波導(dǎo)的模式特性分析

編號(hào)：CPJS06827

篇名：涂覆石墨烯的橢圓形電介質(zhì)納米線(xiàn)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(xiàn) 波導(dǎo) 分離變量法

機(jī)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(jì)了一種涂覆石墨烯的橢圓形電介質(zhì)納米線(xiàn)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(guò)數(shù)值求解色散方程,可以得到模式的有效折射率和場(chǎng)分布,從而得到模式的傳播長(zhǎng)度.研究了工作波長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及石墨烯的費(fèi)米能對(duì)模式特性的影響,并給出了前五個(gè)模式的品質(zhì)因數(shù).計(jì)算表明,當(dāng)波長(zhǎng)從4.3μm增加到8.8μm,這5個(gè)模式的有效折射率的實(shí)部減小,基模和一階模的傳播長(zhǎng)度增大,二階模的傳播長(zhǎng)度先增大后減小.當(dāng)改變納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)半長(zhǎng)軸和半短軸時(shí),對(duì)基模和一階模的模式特性影響較小,對(duì)二階模的模式特性影響較大.當(dāng)石墨烯的費(fèi)米能從0.45 eV增加到0.72 eV時(shí),有效折射率的實(shí)部減小,傳播長(zhǎng)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(xiàn)的光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)、制作和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ).