Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (03.2021) : ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОГЛОЩЕНИЯ В ОДНОМЕРНОМ ФОТОННОМ КРИСТАЛЛЕ НА ОСНОВЕ ГРАФЕНА

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОГЛОЩЕНИЯ В ОДНОМЕРНОМ ФОТОННОМ КРИСТАЛЛЕ НА ОСНОВЕ ГРАФЕНА

 

© 2021 г. Mengtao Liu, Qingchun Zhou

С целью исследования характеристик поглощения одномерного графенового фотонного кристалла методом матрицы перехода теоретически и численно проанализировано поведение моды TE в диапазоне от 300 до 1000 нм. Проанализированы параметры, влияющие на характеристики поглощения: угол ввода излучения, структура фотонного кристалла, число слоев графена, показатель преломления дефектного слоя. Показано, что поглощение в графене может быть существенно увеличено путем формирования микрорезонатора Фабри–Перо в дефектном слое фотонного кристалла. Пиковым значением, положением и шириной полосы поглощения можно управлять путем изменения указанных выше параметров фотонного кристалла. Результаты работы открывают новые возможности применения фотонных кристаллов.

Ключевые слова: фотонный кристалл, графен, матрица переноса, коэффициент поглощения

 

Absorption characteristics of one-dimensional graphene photonic crystals

© 2021    M. Liu, postgraduate student; Q. Zhou, PhD

Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang, China

E-mail: 1445291481@qq.com

УДК 535

Submitted 06.10.2020

DOI:10.17586/1023-5086-2021-88-03-03-09

In order to study the absorption characteristics of one-dimensional graphene photonic crystal, the TE wave of 300–1000 nm was analyzed theoretically and numerically based on the transfer matrix method. The effects of incident angle, the structure of the photonic crystal, the number of graphene layers and the refractive index of the defect layer on the absorption characteristics are analyzed. The results show that the absorption of graphene can be greatly improved by using the micro Fabry–Pérot cavity formed by the defect layer of the photonic crystal. The peak, the position and the bandwidth of the absorbance can be adjusted by changing the above-mentioned parameters of the photonic crystal. This study provides a way to expand the application of photonic crystals.

Keywords: photonic crystal, graphene, transfer matrix, absorptivity.

OCIS codes: 140.3300, 220.3620, 260.5430

 

References

1.    Yablonovitch E. inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. № 20. P. 2059–2062.

2.   John S. Strong localization of photons in certain disordered dielectric super lattices // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. № 23. P. 2486–2489.

3.   Jeon H.S., Park. Y.S. A dielectric omnidirectional near-infrared reflector // J. Opt. Soc. Korea. 2002. V. 6. № 3. P. 72–75.

4.   Zhao X.K., Zhao Q., Wang. L. Laser and infrared compatible stealth from near to far infrared bands by doped photonic crystal // Proc. Eng. 2011. V. 15. P. 1668–1672.

5.   Liu K.X., Shen. L. Interaction between two one-way waveguides // IEEE. J. Quantum. Electron. 2012. V. 48. № 8. P. 1059–1064.

6.   Novoselov K.S., Geim A.K., et al. Electric field effect in atomically thin carbon films // Science. 2004. V. 306. № 5969. P. 666–669.

7.    Nair R.R., Blake P., Grigorenko A.N., et al. Fine structure constant defines visual transparency of graphene // Science. 2008. V. 320. № 5881. P. 1308–1308.

8.  Berman O.L., Boyko V.S., Kezerashvili R.Y., et al. Graphene-based photonic crystal // Phys. Lett. A. 2010. V. 374. № 47. P. 4784–4784. 

9.   Guo X., Wu X., Cui H., Yang F., Zhou J. Slow light performance enhancement of graphene-based photonic crystal waveguide // Phys. Lett. A. 2019. V. 383. № 16. P. 1983–1987.

10. Berman O.L., Boyko V.S., Kezerashvili R.Y., Kolesnikov A.A., Lozovik Y.E. On transmittance and localization of the electromagnetic wave in two-dimensional graphene-based photonic crystals // Phys. Lett. A. V. 382. № 31. P. 2075–2080.

11.      Kang Y.Q., Liu H.M. Wideband absorption in one dimensional photonic crystal with graphene-based hyperbolic metamaterials // Superlattices Microstruct. 2018. V. 114. P. 355–360.

12.  Fang H.M., Cao J.H., Liu J.Z., et al. Photonic bandgap properties of one-dimensional graphene-based photonic crystals with a single dielectric // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2017. V. 230. № 01. P. 2019–2025.

13.  Arezou R., Abdolrahman N., Reza A.G. Magnetically tunable enhanced absorption of circularly polarized light in graphene-based 1D photonic crystals // Appl. Opt. 2017. V. 56. № 21. P. 5914–5920.

14.  Ning R.X., Liu S.B., et al. Electromagnetic absorption characteristics of 1-D graphene photonic crystals // Laser Technol. 2015. V. 39. № 01. P. 28–32.

15.  Wu J.J., Gao J.X. Absorption characteristics of metal-graphene photonic crystal-metal structures // Laser Technol. 2019. V. 43. № 05. P. 24–28.

16.  Pottier P., Shi L., Peter Y.A. Evolution of modes of Fabry–Perot cavity based on photonic crystal guided-mode resonance mirrors // JOSA. B. 2012. V. 29. № 20. P. 2698–2703.

17.  Bruna M., Borini S. Optical constants of graphene layers in the visible range // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 94. № 03. P. 031901.

18. Kuang C.F., Zhang. Z.F. Transfer matrix method for analyzing properties of light propagation in 1-Dimension photonic crystars // Laser J. 2003. № 04. P. 38–39.

19.  Mahmoodzadeh H., Rezaei B. Tunable Bragg defect mode in one-dimensional photonic crystal containing a graphene-embedded defect layer // Appl. Opt. 2018. V. 57. № 09. P. 2172–2176.

20.      Wu J.J., Gao J.X. Wideband absorption in one dimensional bilayer-graphene embedded photonic multilayer structure// Superlattices Microstruct. 2020. V. 140. P. 106437.

 

 

Полный текст