基于动态可切换电磁诱导透明效应的金属-石墨烯混合太赫兹超材料及其传感性能

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Abstract

我们提出了一种基于金属-石墨烯混合超材料的动态可切换电磁诱导透明（EIT）技术。该EIT超材料由两个分裂环形谐振器（SRRs）和两根长度不同的正交切割线（CWs）构成。当受到y偏振和x偏振入射波照射时，该材料展现出两种不同的EIT效应，其机制可通过多极散射理论和三维示意图进行解释。模拟得到的EIT光谱与基于双粒子模型计算的理论光谱高度吻合。通过调控两个SRRs上石墨烯的费米能级，可动态调节两种EIT效应及其群延迟。此外，该材料在x和y偏振方向上分别展现出0.185 THz/ RIU 和0.160 THz/ RIU 的灵敏度，具有优异的传感性能。本研究实现的动态可切换EIT效应，为慢光器件和传感器应用提供了创新解决方案。

Content

Conclusion

综上所述，我们实现了基于金属-石墨烯超材料的动态可切换等离子体激元传输效应。该超材料由两个石墨烯基表面反射共振结构和两个正交连续波组成。分别在y偏振和x偏振入射波作用下，可产生两种等离子体激元传输效应。表面电流分布清晰揭示了这两种效应分别由亮-暗模式和亮-亮模式驱动。结合三维示意图、表面电流分布及多极散射理论曲线，可阐释等离子体激元传输效应的内部机制。模拟传输光谱与基于双粒子模型的计算结果高度吻合。为阐明亮模式与暗模式（或亮模式与亮模式）的关联，我们构建了模拟原子系统的双三级 Λ 型体系。通过调节石墨烯费米能级，可获得可调谐的等离子体激元传输效应及其群延迟。所设计的超材料展现出优异的慢光效应，在y和x偏振方向分别获得最大群延迟3.01皮秒和2.94皮秒。此外，x和y偏振方向的灵敏度分别达到0.185 THz/ RIU 和0.160 THz/ RIU 。该超材料实现了双偏振方向的双可调谐等离子体激元传输效应，为慢光器件与传感器的发展提供了重要突破。

信息来源：光学超材料

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