[实用新型]表面等离子体极化波在石墨烯上的传播调控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种表面等离子体极化波在石墨烯上的传播调控装置，尤其是此表面等离子体极化波在石墨烯上的传播调控方法及装置，可以通过改变石墨烯周围介质的属性及厚度来改变表面等离子体极化波在石墨烯上的传播路径，从而可以实现龙柏透镜等多种光学变换器件。 

背景技术

自2004年发现石墨烯以来，引起了人们强烈的研究兴趣。Ashkan Vakil和Nader Engheta教授于2011年提出了基于石墨烯的表面等离子体极化波的一系列光学变换器件（“Transformation optics using graphene,” Science 332(6035),1291-1294，2011)。目前，基于石墨烯的表面等离子体极化波的调控手段主要是通过外加电压，改变石墨烯的化学势，从而改变石墨烯电导率的空间分布，实现对石墨烯上支持的表面等离子体极化波的调控，从而实现光学变换器件。然而，在实际操作中，通过电压进行调控的方式存在很多局限，因为外加电压不能太大，硅基底与石墨烯的间隙的高低变化也有限度，这就限制了石墨烯属性变化的范围，从而影响对表面等离子体极化波调控的效果。G. W. Hanson教授提出，石墨烯的电导率可以由Kubo公式表示为（“Dyadic Green’s functions and guided surface waves for a surface conductivity model of graphene,” J. Appl. Phys. 103(6), 064302，2008）， 

其中-e为电子电量， 为普朗克常数，f_d(ε)＝1/(1+exp[(ε-μ_c)/(k_BT)])是费米狄拉克分布，k_B为波尔兹曼常数，ω为角频率，μ_c为化学势，Γ表示散射率，T表示温度。由上述公式可知，石墨烯的电导率与化学势有关，通过参杂方式可以改变石墨烯的化学势，可以使得石墨烯上支持的表面等离子体极化波的损耗很小。 

2010年，张祥教授课题组应用介质来调控表面等离子体极化波在金属上的传播，实现了如龙伯透镜，易顿透镜的光学变换器件。现在，我们提出一种表面等离子体极化波在石墨烯上的传播调控方法及装置。此种方法相比而言更简单有效，加工更方便。并且相对于金属而言，石墨烯表面支持的表面等离子体极化波的损耗更小，场强局域性更好。 

实用新型内容

技术问题：为了解决通过外加电压来调控表面等离子体极化波在石墨烯上的传播的方式在实际操作中的外加电压不能过大，硅衬底与石墨烯的间隙的高低变化也有限度的许多限制，本实用新型提出了一种表面等离子体极化波在石墨烯上 的传播调控装置，提供了另一种更简单有效的调控表面等离子体极化波在石墨烯上的传播的方法，应用此方法可以更简便的实现多种光学变换器件，在成像和通信领域有着广泛的用途。 

本实用新型采用如下技术方案： 

一种表面等离子体极化波在石墨烯上的传播调控装置，包括：支撑石墨烯的基底，石墨烯，在石墨烯的上表面上设有氧化铝圆锥，在氧化铝圆锥上设有氧化硅介质层。 

一种表面等离子体极化波在石墨烯上的传播调控装置，包括：支撑石墨烯的基底，石墨烯，在石墨烯的上表面上设有氧化硅圆锥，在氧化硅圆锥上设有氧化铝介质层。 

与现有技术比，本实用新型具有以下优点：