[發明專利]一種基于石墨烯的諧振控制器

有效

• 申請號: 201810759121.2
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108933333B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 梅金碩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種基于石墨烯的諧振控制器，涉及一種群延時可調控制器領域。解決了基于石墨烯的明?暗模式耦合EIT結構時，電磁波的電場極化方向為單一方向的問題。本發明包括多個可調諧諧振單元構成的矩形諧振控制器；可調諧諧振單元為矩形結構，且由下至上依次為矩形硅襯底、SiO₂涂層和諧振環；諧振環包括1號石墨烯納米帶和2號石墨烯納米帶，1號石墨烯納米帶為長條形結構，2號石墨烯納米帶為U型環結構，長條形結構的一部分與U型環結構一個側壁重疊，且二者共面；諧振環用于在電磁誘導下，實現明1號石墨烯納米帶和2號石墨烯納米帶間能量耦合，從而使可調諧諧振單元產生窗口頻率可調的電磁誘導透明現象。本發明主要用于對光信號進行存儲。

技術領域

本發明涉及一種群延時可調控制器領域。

背景技術

電磁誘導透明(Electromagnetic induced Transparency，簡稱EIT)，最初是在三能級原子系統中被發現，并一直受到了廣泛的關注。所謂電磁誘導透明，在原始定義上，被視為是某種介質能強烈地吸收某一頻率的光，而當再加一束能被介質吸收的光束時，介質對第一束光不再吸收，而是出現對光傳輸的透明峰現象。電磁誘導透明除了介質吸收性質和色散性質相應的改變，在透明峰處，光的群速度也會被減慢，即減慢光信號在介質中的傳播速度，可以將大光強的光相干地存儲在介質中，然后釋放出來。這種由于光原子激發通道間的量子相干產生的現象被廣泛地應用于慢光、光存儲、以及光傳感中。

目前，利用超常媒質結構實現THz波段的電磁誘導透明現象，可以解決原子系統中EIT現象對于苛刻實驗條件的要求，為EIT現象的應用開闊了新的路徑。近年來可調諧EIT現象得到了研究人員的關注，以往的基于超材料的EIT周期性結構單元形狀和尺寸參數一旦確定，其所對應的工作波長和帶寬也隨之固定，失去了相應的調諧能力，只能在有限的工作帶寬范圍內實現單一功能，應用范圍受到了嚴重的制約。

基于超材料的EIT的實現有以下兩種模式：

一種是明-明耦合模式。所謂明模式，是指在相應極化電磁波的作用下具有強的諧振強度。在通常情況下，從基態︱1到激發態︱3之間的原子躍遷可以直接完成，被視為明模式。如果亞穩態︱2到激發態︱3之間的原子躍遷也能夠直接完成，也可以視為明模式。在直觀體現上，這兩個模式都具有強的諧振。最終EIT由基態︱1到激發態︱3原子躍遷形成的明模式與亞穩態︱2到激發態︱3原子躍遷形成的明模式相互耦合而形成。

另一種是明-暗耦合模式。相較于明模式，暗模式在相應極化電磁波的作用下具有很弱的諧振強度。在這種情況下，從亞穩態︱2到激發態︱3之間的原子躍遷因為能量不足不能夠直接完成，這時需要將從基態︱1到激發態︱3之間的原子躍遷能量轉移至亞穩態︱2以提供足夠的能量完成亞穩態︱2到激發態︱3之間的原子躍遷，進而使由基態︱1到激發態︱3原子躍遷形成的明模式與這種情況下亞穩態︱2到激發態︱3原子躍遷形成的暗模式進行耦合，產生EIT現象。

以金屬實現電磁誘導透明(EIT)的結構如需調整透明窗(頻率、寬度等)則需要改變器件尺寸，而這有時是難于實現的，引入石墨烯結構可通過改變石墨烯的摻雜濃度或施加電壓改變石墨烯電勢能，從而動態調整電磁誘導透明(EIT)的透明窗；目前基于石墨烯的明-暗模式耦合EIT結構往往只研究電磁波的電場極化方向為單一方向，無法做到透明窗口的多極化方向呈現，甚至是極化方向無關呈現的能力。因此，以上問題亟需解決。

發明內容

本發明是為了解決基于石墨烯的明-暗模式耦合EIT結構時，電磁波的電場極化方向為單一方向的問題，本發明提供了一種基于石墨烯的諧振控制器。

一種基于石墨烯的諧振控制器，包括多個可調諧諧振單元構成的矩形諧振控制器；

可調諧諧振單元為矩形結構，且由下至上依次為矩形硅襯底、SiO₂涂層和諧振環；