Характеристики поглощения в одномерном фотонном кристалле на основе графена

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Mengtao Liu, Qingchun Zhou Absorption characteristics of one-dimensional graphene photonic crystals (Характеристики поглощения в одномерном фотонном кристалле на основе графена) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 3. С. 3–9. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-03-03-09

Mengtao Liu, Qingchun Zhou Absorption characteristics of one-dimensional graphene photonic crystals (Характеристики поглощения в одномерном фотонном кристалле на основе графена) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 3. P. 3–9. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-03-03-09

Ссылка на англоязычную версию:

M. Liu and Q. Zhou, "Absorption characteristics of one-dimensional graphene photonic crystals," Journal of Optical Technology. 88(3), 116-120 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000116

Аннотация:

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

Коды OCIS: 140.3300, 220.3620, 260.5430

Список источников:

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 guidedmode 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.