نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله خواص نوری ساختار متناوب دوگانه شامل متامواد هذلولوی گرافن پایه با محور نوری مورب، با استفاده از روش ماتریس انتقال و روش تقریب محیط مؤثر در ناحیه فرکانسی تراهرتز مورد بررسی قرار گرفته است. نشان داده شده است که این ساختار در هر دو ناحیه فرکاسی هذلولوی و بیضوی می‌تواند دارای باند ممنوعه باشد. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که خواص عبور و جذب ساختار مورد نظر برای امواج قطبیده TM به پتانسیل شیمیایی گرافن و سمت‌گیری محور نوری لایه‌های متاماده هذلولوی بستگی دارد. در صورتی‌که برای امواج قطبیده TE این خواص تنها به پتانسیل شیمیایی گرافن بستگی دارد.

کلیدواژه‌ها

[1] R. Shelby, D. Smith, S. Schultz, “Experimental Verification of a Negative Index of Refraction,” Science 292 77 (2001).
[2] J. Pendry, “Negative Refraction Makes a Perfect Lens,” Phys. Rev. Lett. 85 3966 (2000).
[3] Z. Jacob, L. Alekseyev, E. Narimanov, “Optical Hyperlens: Far-field imaging beyond the diffraction limit,” Opt. Express 14 8247 (2006).
[4] G. Zhu, “Designing a square invisibility cloak using metamaterials made of stacked positive-negative index slabs,” J. Appl. Phys. 113 163103 (2013).
[5] A. Poddubny, I. Iorsh, P. Belov, and Y. Kivshar, “Hyperbolic metamaterials,” Nat. Photonics 7, 948–957 (2013).
[6] J. Yang, X. Hu, X. Li, Z. Liu, X. Jiang, and J. Zi, “Cancellation of reflection and transmission at metamaterial surfaces,” Opt. Lett. 35, 16–18 (2010).
[7] D. R. Smith and D. Schurig, “Electromagnetic wave propagation in media with indefinite permittivity and permeability tensors,” Phys Rev. Lett. 90, 077405 (2003).
[8] F. Michelotti, and E. Descrovi, “Temperature stability of Bloch surface wave biosensors,” Appl. Phys. Lett, Vol. 99, pp. 231107, 2011.
[9] A. K. Geim and K. S. Novoselov, “The rise of graphene,” Nat. Mater. 6,183–191 (2007).
[10] A. K. Geim, “Graphene: status and prospects,” Science 324, 1530–1534 (2009).
[11] K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, “Electric field effect in atomically thin carbon films,” Science 306, 666–669 (2004).
[12] G.W. Hanson, “Quasi-transverse electromagnetic modes supported by a graphene parallel-plate waveguide,” J. Appl. Phys. 104 084314 (2008).
[13] P. Tassin, T. Koschny, C. Soukoulis, “Graphene for terahertz applications,” Science 341 620 (2013).
[14] M. Liu, X. Yin, E. Ulin-Avila, B. Geng, T. Zentgraf, L. Ju, F. Wang, and X. Zhang, “A graphene-based broadband optical modulator,” Nature 474(7349), 64–67 (2011).
[15] I. V. Iorsh, I. S. Mukhin, I. V. Shadrivov, P. A. Belov, and Y. S. Kivshar, “Hyperbolic metamaterials based on multilayer graphene structures,” Phys. Rev. B 87(7), 075416 (2013).
[16] M. A. K. Othman, C. Guclu, and F. Capolino, “Graphene-based tunable hyperbolic metamaterials and enhanced near-field absorption,” Opt. Express 21(6), 7614–7632 (2013).
[17] K. V. Sreekanth, A. De Luca, and G. Strangi, “Negative refraction in graphene-based metamaterials,” Appl. Phys. Lett. 103(2), 023107 (2013).
[18] T. Zhang, L. Chen, and X. Li, “Graphene-based tunable broadband hyperlens for far-field subdiffraction imaging at mid-infrared frequencies,” Opt. Express 21(18), 20888–20899 (2013).
[19] B. Zhu, G. Ren, S. Zheng, Z. Lin, and S. Jian, “Nanoscale dielectric-graphene-dielectric tunable infrared waveguide with ultrahigh refractive indices,” Opt. Express 21(14), 17089–17096 (2013).
[20] E. L. Albuquerque, and M. G. Cottam, “Theory of elementary excitations in quasiperiodic- structures,” Phys. Rep. 376 (4), 225-337 (2003).
[21] C. Janot. Quasicrystals, Oxford Clarendon press.
[22] A.N Poddubny, E.L Ivchenkoa. Photonic quasicrystalline and aperiodic structures. Physica E 42:1871–1895 (2010).
[23] AM. Vyunishev, PS. Pankin, SE. Svyakhovskiy, IV. Timofeev, SY. Vetrov, “Quasiperiodic one-dimensional photonic crystals with adjustable multiple photonic bandgaps” Opt. Lett. 42 (18): 3602-3605 (2017).
[24] D. Qi, X. Wang, Y. Cheng, F. Chen, L. Liu and R. Gong, “Quasi-periodic photonic crystal Fabry–Perot optical filter based on Si/SiO2 for visible-laser spectral selectivity” J. Phys . D. Appl. Phys. 51 (22):225103, (2018).
[25] G. He, C. Zhu, Y. Jiang, j. Ren, Y. Guo, “Generation of path-polarization hyperentanglement using quasi-phase-matching in quasi-periodic nonlinear photonic crystal”, Sci. Rep. 7: 05271-05277 (2017).
[26] X. Gan, K. F. Mak, Y. Gao, Y. You, F. Hatami, J. Hone, T. F. Heinz, and D. Englund, “Strong enhancement of light-matter interaction in graphene coupled to a photonic crystal nanocavity,” Nano Lett. 12, 5626–5631 (2012).
[27] W. Zhu, F. Xiao, M. Kang, D. Sikdar, and M. Premaratne, “Tunable terahertz left-handed metamaterial based on multi-layer graphenedielectric composite,” Appl. Phys. Lett. 104, 051902 (2014).
[28] Z. Eyni, and K. Milanchian, “Effect of nonlinear cap layer on TM‑polarized surface waves in a graphene‑based photonic crystal,” Opt Quant Electron. 52: 207 (2020).
[29] L. Falkovsky, S. Pershoguba, “Optical far-infrared properties of a graphene monolayer and multilayer,” Phys. Rev. B 76(15), 153410 (2007).
[30] A. Madani, S. R. Entezar, A. Namdar, and H. Tajalli, “Influence of the orientation of optical axis on the transmission properties of onedimensional photonic crystals containing uniaxial indefinite metamaterial,” J. Opt. Soc. Am. B 29, 2910–2914 (2012).