石墨烯光栅结构表面等离子体的性能

来源：江苏大学学报·自然科学版杂志2022年第6期北京时间：

作者：王全全1，宋祖昆1，史优2，朱剑1

单位：1. 南京邮电大学 通信与信息工程学院，江苏 南京 210003；2. 中兴通讯股份有限公司 无线产品经营部，江苏 南京 210012

摘要：为打破传统光学衍射极限限制，实现传输损耗小和光场的强局域性，基于石墨烯表面等离子体(graphene surface plasmons, GSPs)光波导技术，研究设计了一种基于石墨烯的周期性光栅结构.该结构由空气层、缓冲层、波导层和衬底层组成，利用泄漏模共振效应产生GSPs，并且分别利用品质因子和有效模式面积来分析GSPs性能.通过调整石墨烯材料特性参数（费米能级和载流子迁移率）来优化光栅结构中的GSPs性能.仿真结果表明：费米能级为0.63 eV时，GSPs性能最佳，空间局域性最强；提高载流子迁移率可以改善GSPs的传输损耗，使其拥有更长的传输距离，但对GSPs空间局域特性的影响不明显.

关键词：石墨烯表面等离子体, 光栅, 品质因子, 有效模式面积, 费米能级, 载流子迁移率

基金资助： 国家自然科学基金资助项目(61771061)