Title of article :
Dual-band, Dynamically Tunable Plasmonic Metamaterial Absorbers Based on Graphene for Terahertz Frequencies
Author/Authors :
Jarchi, S Faculty of Technical and Engineering - Imam Khomeini International University (IKIU), Qazvin, Iran , Rashed-Mohassel, J School of Electrical & Computer Engineering - College of Engineering - University of Tehran, Tehran, Iran , Mehranpour, M Faculty of Technical and Engineering - Imam Khomeini International University (IKIU), Qazvin, Iran
Pages :
7
From page :
503
To page :
509
Abstract :
In this paper, a compact plasmonic metamaterial absorber for terahertz frequencies is proposed and simulated. The absorber is based on metamaterial graphene structures, and benefits from dynamically controllable properties of graphene. Through patterning graphene layers, plasmonic resonances are tailored to provide a dual band as well as an improved bandwidth absorption. Unit cell of the designed structure is made of four complementary square rings, on a thin grounded SiO2 layer of 5 μm thickness. Four splits are included in the square rings to provide continuity of graphene layer. Dual band absorption of 90% is provided, which frequency of peak absorption increases with increasing chemical potential of graphene layer. It is shown that with varying dimensions of the split rings an improved bandwidth absorber is also achieved, where absorption band increases with increasing graphene's chemical potential either. To better understand excitation of plasmonic resonances on the proposed structure, electric field distribution on the graphene layer as well as at the unit cell’s cross section is investigated and graphically demonstrated. Dependence of absorption on incidence and polarization angles of the incoming wave is studied and also graphically presented.
Farsi abstract :
در اين مقاله يك جاذب فراماده پلاسموني فشرده براي فركانس هاي تراهرتز پيشنهاد شده و شبيه سازي شده است. جاذب براساس ساختارهاي گرافني فراماده مي باشد و از ويژگي قابليت كنترل پوياي گرافن بهره مي برد. با استفاده از شكل دهي لايه گرافن، تشديدهاي پلاسموني طوري طراحي شده اند كه جذب دو باند، و همين طور جذب با پهناي باند بهبوديافته بدست آيد. سلول واحد ساختار طراحي شده از چهار حلقه مربعي مكمل تشكيل شده است كه روي يك لايه SiO2 زمين شده با ضخامت 5 ميكرومتر قرار دارند. در حلقه هاي مربعي چهار شكاف قرار داده شده است تا پيوستگي لايه گرافن حفظ شود. جذب دو باند بالاي 90 % بدست آمده است، به طوري كه فركانس بيشينه جذب با افزايش پتانسيل شيميايي گرافن زياد مي شود. نشان داده شده است كه با تغيير ابعاد حلقه هاي شكاف دار، جاذب با پهناي باند بهبود يافته محقق مي شود كه در آن نيز باند جذب با افزايش پتانسيل شيميايي گرافن افزايش مي يابد. به منظور درك بهتر برانگيختگي تشديدهاي پلاسموني در ساختار پيشنهاد شده، گستردگي ميدان الكتريكي روي لايه گرافن، و همين طور در سطح برش سلول واحد بررسي شده و با استفاده از شكل نشان داده شده است. وابستگي جذب به زواياي تابش و قطبش موج برخوردي مطالعه و ارايه شده است.
Keywords :
Dual-band Absorber , Tunable Absorber , Terahertz Absorber , Metamaterial , Graphene
Serial Year :
2019
Record number :
2496342
Link To Document :
بازگشت