[发明专利]一种基于石墨烯的混杂等离子波导

说明书

本发明实施例提供一种基于石墨烯的混杂波导结构，包括：上半波导结构和下半波导结构；所述下半波导结构包括位于下层的低折射率电介质110和平铺在所述下层低折射率电介质的石墨烯120；所述上半波导结构包括位于石墨烯之上的低折射率电介质110和位于所述低折射率电介质110之上的高折射率电介质130；所述低折射率电介质110的宽度和高折射率电介质130的宽度均小于30μm；所述低折射率电介质110和高折射率电介质130的交界面处设置有向下凹陷的凹槽，凹槽内为高折射率电介质130；所述低折射率电介质110为高密度聚乙烯(HDPE)，所述高折射率材料130为砷化镓(GaAs)。

技术领域

本发明涉及波导结构，具体而言，涉及一种基于石墨烯的混杂波导结构。

背景技术

传统的混杂波导主要是基于金属产生等离子模式，但是基于金属产生的等离子体模式不可调。且基于金属的混杂波导的研究主要集中在通信波段，其在太赫兹波段的模式限制较差。

传统的电介质加载的石墨烯等离子波导【W.Xu,Z.H.Zhu,et al.,Dielectricloaded graphene plasmon waveguide[J],Optics Express 23(4),5147-5153(2015)；W.Xu,Z.H.Zhu,et al.,Toward integrated electrically controllable directionalcoupling based on dielectric loaded graphene plasmonic waveguide[J],OpticsLetters 40(7),1603-1606(2015)】，石墨烯多层结构波导【M.Hajati,Y.Hajati,Dynamictuning of mid-infrared plasmons in graphene-buffer-SiO2-Si nanostructuresnanostructures[J],Journal of the Optical Society of America B 33(6),1303-1310(2016)】，石墨烯脊型等离子波导【X.Zhou,et al.,A Graphene-Based Hybrid PlasmonicWaveguide With Ultra-Deep Subwavelength Confinement[J],J.Lightwave Technol.32(21),3597-3601(2014)】，虽然利用了石墨烯的可调特性，能够实现模式的动态可调，但是其模式限制能力依然较差。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例提供一种基于石墨烯的混杂波导结构。

本发明实施例提供一种基于石墨烯的混杂波导结构，其特征在于，包括：上半波导结构和下半波导结构；所述下半波导结构包括位于下层的低折射率电介质110和平铺在所述下层低折射率电介质的石墨烯120；所述石墨烯120的层数少于6层；所述上半波导结构包括位于石墨烯之上的低折射率电介质110和位于所述低折射率电介质110之上的高折射率电介质130；所述低折射率电介质110的宽度和高折射率电介质130的宽度均小于30μm；所述低折射率电介质110和高折射率电介质130的交界面处设置有向下凹陷的凹槽，凹槽内为高折射率电介质130；所述高折射率电介质130的高度小于35μm所述低折射率电介质110为高密度聚乙烯(HDPE)，所述高折射率材料130为砷化镓(GaAs)。

与现有技术相比，本发明实施例提供的基于石墨烯的混杂波导结构，能够在太赫兹波段进行模式限制，且模式可调。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。