基于耦合图案化石墨烯的宽带可调太赫兹超材料吸收器

摘要

基于超材料的太赫兹吸收器在开关、调制和检测方面展现出了极大的应用前景,目前已提出了多种方案来有效操纵太赫兹波。但是大多数设计的结构单元吸收性能较差且难以实现吸收响应的动态可调。本文提出了一种基于耦合图案化石墨烯结构的宽带可调太赫兹超材料吸收器,该器件由石墨烯-介质-金属的三明治结构组成。仿真结果表明:所提出设计的吸收效率在90%以上的带宽达到了2.9 THz,并分别在6.78 THz和8.44 THz处达到了完美吸收,相应的吸收率为99.12%和94.31%。通过改变石墨烯的费米能级,能够对宽带吸收光谱的幅值在相同的频率范围内实现主动可调。引入阻抗匹配原理和表面电流分布分别研究了形成宽带吸收光谱的物理机制。该吸收器还具备在宽入射角范围内仍保持良好吸收的性能。因此,本文所提出的吸收器结构设计为后续智能化、集成化和小型化的太赫兹超材料功能器件的研究提供了新的途径。