بررسي تاثير زمان واهلش بر رفتار پلاسمون - پلاريتون ها در نانو لايه ي گرافني

Investigating the effect of relaxation time on the behaviour of plasmon-polaritons in a nanolayer graphene

پلاسمون- پلاريتون ها باعث جايگزيدگي نور در ناحيه اي مي شوند كه ابعاد آن كسري از طول موج نور است. اين امر برهم كنش نور با ماده را افزايش مي دهد كه براي كاربردهاي حسگري مناسب است. بر اين اساس در اين مقاله پلاسمون- پلاريتون ها در يك نانولايه ي گرافني در ناحيه طيفي فروسرخ متوسط بررسي شدند. به دليل اينكه بردار موج پلاسمون- پلاريتون ها در گرافن خيلي بزرگتر از بردار موج در فضاي آزاد است، براي تحريك پلاسمون- پلاريتون ها در گرافن از توري پراش استفاده شد. براي بررسي تاثير زمان واهلش الكترون ها روي پلاسمون- پلاريتون ها در گرافن زمان واهلش از تا تغيير داده شد و با حل معادله موج الكترومغناطيسي، تحريك پلاسمون- پلاريتون ها در گرافن شبيه سازي شد. نتايج نشان مي دهند كه با كاهش زمان واهلش جايگزيدگي و شدت پلاسمون- پلاريتون ها در گرافن كاهش مي يابند ولي تغيير زمان واهلش تاثيري بر دوره ي تناوب پلاسمون- پلاريتون ها در گرافن ندارد. همچنين، بررسي طيف بازتاب، عبور و جذب نشان مي دهد كه شدت و محل قله هاي طيف بازتاب محك مناسبي براي برآورد كيفي جايگزيدگي و برآورد كمي طول موج تحريك پلاسمون- پلاريتون ها در گرافن است.

Plasmon-polaritons can confine an optical wave to a region with dimensions much smaller than the wavelength of the wave in free space. This increases the interaction of optical radiation with material that is suitable for sensing applications. For this reason, in this paper plasmon-polaritons in a nanolayer graphene at mid infrared spectral wavelengths are investigated. Owing to the large wavenumber of plasmon-polaritons in graphene relative to the wavenumber of an optical wave with the same frequency in free space, diffraction grating is used for exciting plasmon-polaritons in graphene. For investigating the effect of relaxation time on the plasmon-polaritons in graphene, relaxation time was varied from to and plasmon-polaritons in graphene were simulated by solving electromagnetic wave equation. The results show that while the variation of relaxation time does not affect the period of plasmon-polaritons in graphene, with the decrease of relaxation time confinement and intensity of the plasmon-polaritons in graphene decrease. In addition investigating the reflectance, transmittance and absorption spectra show that the intensity and the location of pick points in the reflection spectra are appropriate for qualitative determination of confinement, and quantitative determination of excitation wavelength of plasmon-polaritons in graphene.