石墨烯增强太赫兹超材料吸收器

高Q值偏振无关

通过连续单层石墨烯与分形金属结构耦合，实现偏振无关的高Q双频吸收，且频率在1.5–3.0 THz内可调。

Youxin, Chen · Sun, Guotao · Jiang, Wei · Wenqian, Zhang · 吴开宇 · 王庆康

Optics Communications 2024

具体参数

Q因子

{'zh': '133.12', 'en': '133.12'}

频率调谐范围

{'zh': '1.5–3.0', 'en': '1.5–3.0'} THz

频率灵敏度

{'zh': '0.42', 'en': '0.42'} THz/RIU

品质因数

{'zh': '18.28', 'en': '18.28'} RIU^-1

技术优势

偏振不影响性能

旋转对称分形金属结构使吸收器在不同偏振方向下保持相同的谐振响应，Q因子稳定在133.12，无需对准偏振角。

频率连续可调

通过改变石墨烯的费米能级，吸收峰可在约1.5至3.0 THz内连续移动，覆盖重要分子指纹区，适应不同待测物。

传感灵敏度高

频率灵敏度达0.42 THz/RIU，品质因数FOM达18.28 RIU⁻¹，能分辨折射率的微小变化，适合痕量检测。

应用场景

• 太赫兹传感：利用高Q谐振和可调谐性，提高痕量生物化学物质检测的灵敏度和特异性。
• 超材料器件：提供一种结合石墨烯与金属超表面的紧凑器件方案，实现偏振无关的可调吸收。
• 生化检测：通过监测共振频移，直接定量检测微量生物分子和化学物质，无需标记。
• 石墨烯光电器件：利用石墨烯的费米能级调谐实现频率主动控制，扩展了石墨烯在太赫兹波段的应用。