[发明专利]基于石墨烯光子晶体结构的可调完美吸波体

说明书

本发明属于吸波体材料技术领域，具体涉及一种基于石墨烯光子晶体结构的可调完美吸波体。所述可调完美吸波体包括顶部镜子1、底部镜子2、位于顶部镜子和底部镜子之间的三重嵌套FP谐振腔；所述三重嵌套FP谐振腔具体结构为：石墨烯单层3、附着在石墨烯单层上下表面的第一层腔体4、附着在第一层腔体外表面的第二层腔体5，附着在第二层腔体外表面的第三层腔体6。本发明通过改变石墨烯化学势以及入射波的角度，再不用改变吸波体几何结构的情况下就可以对完美吸收模式的谐振频率进行调节。

技术领域

本发明属于吸波体材料技术领域，具体涉及一种基于石墨烯光子晶体结构的可调完美吸波体。

背景技术

现有技术中，利用二维材料石墨烯设计的光电器件具有许多优良的特性，比如，在太赫兹波段改变外加电压能够调节石墨烯的表面电导率、极窄或者极宽的频谱特性，这些特性非常适用于探测感知目标信号，因此石墨烯被广泛应用于吸波体的设计中。但是，单层石墨烯只有2.3％的吸收率，为了提高单层石墨烯的吸收率，经常使用FP谐振技术。FP谐振可以在带缺陷腔的光子晶体中激励。当将单层石墨烯放置在FP谐振腔中的时候，光和石墨烯的相互作用增强。通过这样的方式，完美吸收在临界耦合条件下实现。为了实现多模完美吸收，很多实验对单个以及多个FP谐振腔进行了研究，通过这些研究，完美吸收特性被呈现出来。

在该研究领域，目前还没有在夹叠的FP谐振腔中实现完美吸波方面的研究成果，也没有技术通过在石墨烯吸波体中，加入夹叠光子晶体结构，实现只通过改变石墨烯化学势以及入射波的角度，在不用改变吸波体几何结构的情况下就可以对完美吸收模式的谐振频率进行调节的吸波体。

发明内容

为了提高吸波体的吸收率，实现只通过改变石墨烯化学势以及入射波的角度就可以对完美吸收模式的谐振频率进行调节的吸波体。本发明提供了一种技术方案，具体如下：

一种基于石墨烯光子晶体结构的可调完美吸波体，包括顶部镜子1、底部镜子2、位于顶部镜子和底部镜子之间的三重嵌套FP谐振腔；

所述三重嵌套FP谐振腔具体结构为：石墨烯单层3、附着在石墨烯单层上下表面的第一层腔体4、附着在第一层腔体外表面的第二层腔体5，附着在第二层腔体外表面的第三层腔体6；为便于理解，记：朝向石墨烯单层的面为内表面，背向石墨烯单层的面为外表面。第一层腔体、第二层腔体、第三层腔体均包括上层部分和下层部分；

进一步地，所述第一层腔体4、第三层腔体6的材料为二氧化硅；所述第二层腔体5的材料为硅。

进一步地，所述顶部镜子和底部镜子均由硅和二氧化硅堆栈而成的分层结构，顶部镜子表示为(A/B)ⁿ，底部镜子表示为(B/A)^m，A与B分别代表二氧化硅和硅，n、m分别表示顶部镜子、底部镜子的周期数，n、m取值为自然数。

进一步地，顶部镜子周期数n＝3，底部镜子周期数m＝12。

进一步地，第一层腔体厚度为0.5个所述可调完美吸波体的工作波长，第二层腔体厚度为1.5个所述可调完美吸波体的工作波长，第三层腔体厚度为1个所述可调完美吸波体的工作波长。

进一步地，将第二层腔体分为上层部分51与下层部分52，设所述第二层腔体的总厚度为d₂，并设置参数a，取值范围为0a1，则满足上层部分的厚度为a*d2，下层部分的厚度为(1-a)*d2。

采用本发明获得的有益效果：本发明通过改变石墨烯化学势以及入射波的角度，再不用改变吸波体几何结构的情况下就可以对完美吸收模式的谐振频率进行调节。本发明还可以通过改变吸波体的几何结构，就可以实现对完美吸收模式的数量以及频率进行灵活的调控，此方法可以大大节约制造成本。而且，该可调控三重嵌套FP谐振结构可以有效的应用在光电器件以及太赫兹通讯中。

附图说明

图1为本发明结构示意图；