石墨烯折线超材料

偏振选择性调制

通过石墨烯条在折线拐角处的成对图案化，首次实现对太赫兹波的偏振选择性动态调制，TE和TM响应可独立调节。

Feng, Mingming · Xijian, Zhang · Zhang, Baoqing · Li, Ke · Li, Zhaolin · 王一鸣 · Qingpu, Wang · 郭庆磊 · Jiawei, Zhang · Weidong, Qin · Aimin, Song · 张翼飞

Optics and Lasers in Engineering 2023

具体参数

调制轴比

{'zh': '23', 'en': '23'}

调制轴比（次要）

{'zh': '4.6', 'en': '4.6'}

TE谐振频率

{'zh': '103', 'en': '103'} GHz

TM谐振频率（第一）

{'zh': '195', 'en': '195'} GHz

TM谐振频率（第二）

{'zh': '320', 'en': '320'} GHz

技术优势

首次实现偏振选择性调制

通过石墨烯条在折线拐角处成对图案化，产生对TE波的偶极子等离激元模式和对TM波的奇耦合模式，因此TE调制远强于TM。

低偏压即可工作

仅需-1.2至1.2 V的偏压即可实现显著调制，功耗低。

独立调节TE和TM响应

设计使得TE和TM谐振频率不同，石墨烯对不同模式的影响程度不同，因此可以在同一器件上分别调控两种偏振。

调制幅度大

TE透射率从0.7降到0.47，变化幅度达0.23；而TM变化很小，形成鲜明对比。

应用场景

• 太赫兹偏振控制：用于太赫兹系统中独立调控不同偏振透射，无需机械旋转或更换器件。
• 可调超材料器件：作为可调超材料，通过偏压动态改变电磁响应，适用于可重构光学元件。
• 太赫兹通信：在太赫兹通信中实现偏振复用，增加信道容量或实现偏振编码。
• 等离激元器件：利用石墨烯等离激元的可调性，构建有源等离激元器件用于太赫兹波前调控。