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光学工程
通过门电压控制石墨烯超表面实现对太赫兹波的大幅相位调控

如何自由调控电磁波的相位是光子学研究的核心问题,是诸如全息成像、偏振调控以及波前控制等光子器件应用的基础。然而,目前已有的相位调节器具有体积过大、无法动态操控、以及相位调控范围有限等诸多缺点,这大大阻碍了它们在光子学器件中的应用。

复旦大学物理学院“长江学者”特聘教授周磊教授课题组与“青年千人计划”专家张远波教授课题组合作提出了一种新机制来实现对电磁波相位的大幅度调控——通过对石墨烯加压调节其吸收,进而调控石墨烯相关体系的共振特性,使其实现从欠阻尼到过阻尼的共振演化。相关工作发表在学术期刊Physical Review X [5, 041027 (2015)]上。

基于这种机制,该课题组在太赫兹波段实验展示了如何通过电压调控石墨烯与超表面耦合而成的超薄反射体系的共振特性,进而实现对电磁波相位的大范围调控。与此同时,他们通过一个单模单通道共振模型很好地解释了这种极端的相位调控现象,并为实现可大幅调控相位的光子器件提供了一个普遍的设计方法。最后,作为一个应用实例,他们展示了一个基于石墨烯超表面的太赫兹偏振调节器。该理论的提出与验证为实现基于相位调控的光子器件奠定了坚实的基础。
 


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