石墨烯TE模表面等离子体波和表面等离子体波导的特性

基于含石墨烯的双/三层介质结构中的光学色散方程，研究了覆层和基底层材料对石墨烯表面等离子体波横电（TE）模的影响。计算结果表明，近红外波段内，石墨烯表面等离子体波TE模的性质对覆层和基底层介电常数的差值极其敏感。当覆层和基底层介电常数出现微小差异时，TE模可以进行传输。随着两介电常数差值的增大，TE模的有效折射率显著增大，甚至超过覆层折射率，而传播损耗不断减小。对于三层介质结构，相邻两介质分界面间添加单层石墨烯形成了平板波导结构，研究该结构发现，当传导层和基底层介电常数相近时，其夹层的石墨烯对波导TE模的调控尤其显著，这种调控来源于电磁波耦合到石墨烯形成的表面等离子体波TE模。这些结果为设计调制器、检测器和过滤器等石墨烯表面等离子体波导器件提供了理论支持。