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基于石墨烯的光控太赫兹调制器

戴子杰 杨晶 龚诚 张楠 孙陆 刘伟伟

戴子杰, 杨晶, 龚诚, 张楠, 孙陆, 刘伟伟. 基于石墨烯的光控太赫兹调制器[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(1): 125001-0125001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0125001
引用本文: 戴子杰, 杨晶, 龚诚, 张楠, 孙陆, 刘伟伟. 基于石墨烯的光控太赫兹调制器[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(1): 125001-0125001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0125001
Dai Zijie, Yang Jing, Gong Cheng, Zhang Nan, Sun Lu, Liu Weiwei. Optically controlled graphene based terahertz modulator[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(1): 125001-0125001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0125001
Citation: Dai Zijie, Yang Jing, Gong Cheng, Zhang Nan, Sun Lu, Liu Weiwei. Optically controlled graphene based terahertz modulator[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(1): 125001-0125001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0125001

基于石墨烯的光控太赫兹调制器

doi: 10.3788/IRLA201948.0125001
基金项目: 

国家重点研发计划(2018YFB0504400);国家自然科学基金面上项目(11574160);国家重点基础研究发展规划项目(2014CB339802);天津市应用基础与前沿科技研究计划(15JCZDJC31700);天津市自然科学基金(青年项目)(16JCQNJC05100)

详细信息
    作者简介:

    戴子杰(1993-),男,博士生,主要从事太赫兹波光谱与应用方面的研究。Email:602025965@qq.com

    通讯作者: 孙陆(1988-),男,博士,主要从事太赫兹科学与技术、分子动力学方面的研究。Email:lusun@nankai.edu.cn
  • 中图分类号: O433

Optically controlled graphene based terahertz modulator

  • 摘要: 研究了锗基单层石墨烯结构宽带光控太赫兹调制器。利用实验室搭建的太赫兹时域光谱系统,实验证明了在1 550 nm飞秒光泵浦下,该太赫兹调制器工作带宽为0.2~1.5 THz。当泵浦光功率从0增加到250 mW时,该太赫兹波调制器的平均透过率从40%下降到22%,平均吸收系数从19 cm-1增加到44 cm-1,在0.2~0.7 THz,调制深度均高于50%,最大调制深度为62%(0.38 THz)。实验结果表明,相比于纯锗基太赫兹调制器,单层石墨烯的引入能增强对太赫兹波的调制效果。
  • [1] Nagatsuma T, Ducournau G, Renaud C C. Advances in terahertz communications accelerated by photonics[J]. Nat Photonics, 2016, 10(6):371-379.
    [2] Guo L H, Wang X K, Zhang Y. Terahertz digital holographic imaging of biological tissues[J]. Optics and Precision Engineering, 2017, 25(3):611. (in Chinese)
    [3] Li Han, Yu Chen. Terahertz spectral detection in human renal tissue[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(5):0525001. (in Chinese)
    [4] Zhang W T, Li Y W, Zhan P P, et al. Recognition of transgenic soybean oil based on terahertz timedomain spectroscopy and PCA-SVM[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(11):1125004. (in Chinese)
    [5] Xie Q, Yang H R, Li H G, et al. Explosive identification based on terahertz time-domain spectral system[J]. Optics and Precision Engineering, 2016, 24(10):2392. (in Chinese)
    [6] Zhang L, Liu S, Cui T J. Theory and applications of coding metamaterials[J]. Chinese Optis, 2017, 10(1):1-12. (in Chinese)
    [7] Wang G C, Zhang J N, Zhang B, et al. Photo-excited terahertz switch based on composite metamaterial structure[J]. Opt Commun, 2016, 374:64-68.
    [8] Yang J, Gong C, Zhao J Y, et al. Fabrication of terahertz device by 3D printing technology[J]. Chinese Optis, 2017, 10(1):77-85. (in Chinese)
    [9] Yang J, Gong C, Sun L, et al. Tunable reflecting terahertz filter based on chirped metamaterial structure[J]. Sci Rep, 2016, 6:38732.
    [10] Kleine O T, Dawson P, Pierz K, et al. Room-temperature operation of an electrically driven terahertz modulator[J]. Appl Phys Lett, 2004, 84(18):3555-3557.
    [11] Chen H T, Padilla W J, Zide J M, et al. Active terahertz metamaterial devices[J]. Nature, 2006, 444(6):783-790.
    [12] Chen H T, Yang H, Singh R, et al. Tuning the resonance in high-temperature superconducting terahertz metamaterials[J]. Phys Rev Lett, 2010, 105(24):247402.
    [13] Chen H M, Su J, Wang J. L, et al. Optically-controlled high-speed terahertz wave modulator based on nonlinear photonic crystals[J]. Opt Express, 2011, 19(4):3599-3603.
    [14] Sensale R B, Yan R, Rafique S, et al. Extraordinary control of terahertz beam reflectance in graphene electro-absorption modulators[J]. Nano Lett, 2012, 12(9):4518-4522.
    [15] Li Q, Tian Z, Zhang X Q, et al. Active graphene-silicon hybrid diode for terahertz waves[J]. Nat Commun, 2015, 6:7082.
    [16] Tassin P, Koschny T, Soukoulis C M. Graphene for terahertz applications[J]. Science, 2013, 341(6146):620-621.
    [17] Li X S, Cai W W, An J, et al. Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils[J]. Science, 2009, 324:1312-1314.
    [18] Liang L J, Qi M Q, Yang J, et al. Anomalous terahertz reflection and scattering by flexible and conformal coding metamaterials[J]. Adv Opt Mater, 2015, 3(10):1374-1380.
    [19] Chen J, Chen Y Q, Zhao H W, et al. Absorption coefficients of selected explosives and related compounds in the range of 0.1-2.8 THz[J]. Opt Express, 2007, 15(19):12060.
    [20] Herrscher M, Grundmann M, Droge E, et al. Epitaxial lift off InGaAs/InP MSM photodetectors on Si[J]. Electron Lett, 1995, 31(16):1383-1384.
    [21] Duvillaret L, Garet F, Coutaz J L. Highly precise determination of optical constants and sample thickness in terahertz time-domain spectroscopy[J]. Appl Opt, 1999, 38(2):409-415.
    [22] Chen S, Fan F, Miao Y, et al. Ultrasensitive terahertz modulation by silicon-grown MoS2 nanosheets[J]. Nanoscale, 2016, 8(8):4713-4719.
    [23] Novoselov K S, Fal V I, Colombo L, et al. A roadmap for graphene[J]. Nature, 2012, 490(7419):192.
  • [1] 刘苹, 徐威, 熊峰, 江金豹, 黄先燕, 朱志宏.  光生载流子FN隧穿的范德华垂直异质结光电探测特性 . 红外与激光工程, 2023, 52(6): 20230217-1-20230217-10. doi: 10.3788/IRLA20230217
    [2] 王子群, 李振华, 胡晓飞, 许亮, 王娅茹, 王猛, 李院平, 姚海云, 闫昕, 梁兰菊.  石墨烯复合超材料多维超灵敏谷氨酸传感器 . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20230045-1-20230045-8. doi: 10.3788/IRLA20230045
    [3] 李慧莹, 王玄玉, 刘志龙, 孙淑宝, 董文杰.  石墨烯远红外消光性能测试研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(2): 20220263-1-20220263-7. doi: 10.3788/IRLA20220263
    [4] 孟宪睿, 张铭, 席宇鹏, 王如志, 王长昊, 王波.  复合石墨烯/硅半球的宽带太赫兹超材料吸收器 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210648-1-20210648-7. doi: 10.3788/IRLA20210648
    [5] 王军, 何美誉, 韩兴伟, 韩超, 韩嘉悦.  局域场增强石墨烯近红外光电探测器(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210823-1-20210823-8. doi: 10.3788/IRLA20210823
    [6] 李凯, 王玄玉, 高艳卿, 董文杰.  石墨烯红外波段复折射率及消光性能研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200246-1-20200246-7. doi: 10.3788/IRLA20200246
    [7] 李泉, 刘姗姗, 路光达, 王爽.  利用石墨烯-金属复合结构实现太赫兹电磁诱导透明超表面主动调控 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210246-1-20210246-6. doi: 10.3788/IRLA20210246
    [8] 孟帅, 姚齐峰, 张乾坤, 牛海莎, 祝连庆.  激光偏振拉曼的CVD多晶石墨烯表征 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0205007-0205007. doi: 10.3788/IRLA202049.0205007
    [9] 杨旗, 申钧, 魏兴战, 史浩飞.  基于石墨烯的红外探测机理与器件结构研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0103003-0103003(23). doi: 10.3788/IRLA202049.0103003
    [10] 任姣姣, 李丽娟, 张丹丹, 乔晓利.  太赫兹时域光谱反射式层析成像技术 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 225002-0225002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0225002
    [11] 马德跃, 李晓霞, 郭宇翔, 曾宇润.  石墨烯/铜镍铁氧体复合材料的制备及性能研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 921002-0921002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0921002
    [12] 史叶欣, 李九生.  双层石墨烯电控开关设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 520003-0520003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0520003
    [13] 贺晓娴, 汪相如, 李曼, 胡明刚, 柳建龙, 邱琪.  液晶中波红外光学相控阵关键技术研究进展 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 830003-0830003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0830003
    [14] 周小丹, 李丽娟, 赵铎, 任姣姣.  太赫兹技术在陶瓷基复合材料缺陷无损检测中的应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 825001-0825001(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0825001
    [15] 秦静, 郑婵.  石墨烯-Au纳米复合体系的构筑及其光限幅效应 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2757-2760.
    [16] 李世龙, 石峰, 张太民, 刘照路, 张番, 李丹, 任兆玉.  石墨烯光阴极带隙设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3191-3196.
    [17] 彭龙瑶, 钟森城, 朱礼国, 孟坤, 刘乔, 彭其先, 赵剑衡, 张蓉竹, 李泽仁.  基于硅基石墨烯的全光控太赫兹波强度调制系统研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 974-978.
    [18] 李晨龙, 冯丽爽, 周震, 隋佳伟, 殷博昊.  基于亚波长金属孔阵列的光控太赫兹强度调制器 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4013-4016.
    [19] 崔海林, 焦磊, 李丽娟, 何敬锁.  基于太赫兹亚波长超材料的偏振不敏感调制器的理论研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3849-3853.
    [20] 刘佳, 范文慧.  常见服装面料的太赫兹光谱研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1537-1541.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-05
  • 修回日期:  2018-09-03
  • 刊出日期:  2019-01-25

基于石墨烯的光控太赫兹调制器

doi: 10.3788/IRLA201948.0125001
    作者简介:

    戴子杰(1993-),男,博士生,主要从事太赫兹波光谱与应用方面的研究。Email:602025965@qq.com

    通讯作者: 孙陆(1988-),男,博士,主要从事太赫兹科学与技术、分子动力学方面的研究。Email:lusun@nankai.edu.cn
基金项目:

国家重点研发计划(2018YFB0504400);国家自然科学基金面上项目(11574160);国家重点基础研究发展规划项目(2014CB339802);天津市应用基础与前沿科技研究计划(15JCZDJC31700);天津市自然科学基金(青年项目)(16JCQNJC05100)

  • 中图分类号: O433

摘要: 研究了锗基单层石墨烯结构宽带光控太赫兹调制器。利用实验室搭建的太赫兹时域光谱系统,实验证明了在1 550 nm飞秒光泵浦下,该太赫兹调制器工作带宽为0.2~1.5 THz。当泵浦光功率从0增加到250 mW时,该太赫兹波调制器的平均透过率从40%下降到22%,平均吸收系数从19 cm-1增加到44 cm-1,在0.2~0.7 THz,调制深度均高于50%,最大调制深度为62%(0.38 THz)。实验结果表明,相比于纯锗基太赫兹调制器,单层石墨烯的引入能增强对太赫兹波的调制效果。

English Abstract

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