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光學工程
通過門電壓控制石墨烯超表面實現對太赫茲波的大幅相位調控

如何自由調控電磁波的相位是光子學研究的核心問題,是諸如全息成像、偏振調控以及波前控制等光子器件應用的基礎。然而,目前已有的相位調節器具有體積過大、無法動態操控、以及相位調控范圍有限等諸多缺點,這大大阻礙了它們在光子學器件中的應用。

復旦大學物理學院“長江學者”特聘教授周磊教授課題組與“青年千人計劃”專家張遠波教授課題組合作提出了一種新機制來實現對電磁波相位的大幅度調控——通過對石墨烯加壓調節其吸收,進而調控石墨烯相關體系的共振特性,使其實現從欠阻尼到過阻尼的共振演化。相關工作發表在學術期刊Physical Review X [5, 041027 (2015)]上。

基于這種機制,該課題組在太赫茲波段實驗展示了如何通過電壓調控石墨烯與超表面耦合而成的超薄反射體系的共振特性,進而實現對電磁波相位的大范圍調控。與此同時,他們通過一個單模單通道共振模型很好地解釋了這種極端的相位調控現象,并為實現可大幅調控相位的光子器件提供了一個普遍的設計方法。最后,作為一個應用實例,他們展示了一個基于石墨烯超表面的太赫茲偏振調節器。該理論的提出與驗證為實現基于相位調控的光子器件奠定了堅實的基礎。
 


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