بررسی پاسخ غیرعادی ساختارهای لایه‌ای گرافن در برابر نور تابنده

ساختارهای لایه‌ای گرافن به دلیل رفتارهای غیرعادی‌ در برابر نور تابنده، در طراحی برخی ادوات اپتیکی از جمله حسگرها به کار می‌روند. یکی از پدیده‌هایی که در این ساختارها مشاهده می‌شود، تشدید پلاسمونی است که در پیکربندی‌های چندلایه‌ای معروف کرشمن و اتو اتفاق می‌افتد و مبنای کاربرد آن‌ها در طراحی ادوات می‌باشد. در این مقاله، با استفاده از محاسبه ضریب بازتاب و حل معادلات پاشندگی امواج، رفتار ساختار لایه‌ای شامل گرافن دولایه، در مقابل نور تابنده مورد بررسی قرار گرفته است.  نتایج بررسی نشان می‌دهد که با توجه به مقادیر ساختاری، به دلیل قرار گرفتن منحنی‌های پاشندگی مدهای ترکیبی در جایگاه‌های متفاوت نسبت به خط نوری منشور، امکان برانگیختگی امواج نشتی برای این مُدها لزوماً امکان‌پذیر نبوده و بنابراین تعداد جایگاه‌های تشدید پلاسمونی در ضریب بازتاب می‌تواند متفاوت باشد. این مسئله می‌تواند امکان تنظیم‌پذیری بالایی را در طراحی ادوات فراهم کند. نتایج این بررسی، افزون بر پیکربندی‌های مورد مطالعه، در طراحی ادوات اپتیکی دیگر نظیر موجبرها، آنتن‌ها، کلیدهای چندگانه و غیره که از ساختارهای لایه‌ای تشکیل شده‌اند، بااهمیت است. همچنین، به طراحان ادوات مرتبط امکان می‌دهد تا ساختارهای لایه‌ای را با در نظر گرفتن اهمیت و مطلوبیت مقید یا نشتی بودن مُدهای پلاسمون سطحی در آن‌ها به صورت دقیق‌تر طراحی و مهندسی کنند.

research paper: extraordinary response of graphene layered structures to incident light

multilayered graphene structures have emerged as promising materials for designing novel optical devices due to their unique light-matter interactions. one of the intriguing phenomena observed in these structures is plasmonic resonance, which occurs in specific configurations known as kretschmann and otto geometries. in this paper, we investigate the behavior of a multilayered structure consisting of bilayer graphene under incident light using reflection coefficient calculations and wave dispersion equation solutions. our results demonstrate that the number of plasmonic resonance positions in the reflection coefficient can vary depending on the structural parameters. this is attributed to the positioning of the dispersion curves of the hybrid modes in relation to the light line of the prism. for certain structural values, the dispersion curves may not be in the leaky range and do not cause a change in the reflection. this phenomenon opens up exciting possibilities for highly tunable optical device design. the findings of this study are not only relevant to the investigated configurations but also extend to the design of other optical devices such as waveguides, antennas, and multiplexers that utilize multilayered structures. our results provide valuable insights for device designers, enabling them to precisely engineer multilayered structures by considering the importance and desirability of confined or leaky surface plasmon modes.