طراحی موجبر پلاسمونیک هیبرید گرافن متقارن با محصور شدگی و کارایی بالا

پلاسمون‌های موجود در گرافن دارای ویژگی‌های غیرعادی هستند و چشم‌اندازهای امیدوارکننده‌ای را برای کاربردهای پلاسمونیکی ارائه می‌دهند. این پلاسمون‌ها محدوده بسامدی گسترده‌ای، از تراهرتز تا طیف مرئی، را پوشش می‌دهند. تاکنون مطالعات زیادی در رابطه با  مُدهای پلاسمون در گرافن صورت گرفته است. در این پژوهش، یک موجبر پلاسمونیک گرافن متقارن برای بهبود عملکرد هدایت موج در محدوده فروسرخ میانی پیشنهاد و ویژگی های پلاسمون گرافن با روش المان محدود با استفاده از نرم افزار کامسول بررسی شده است. ساختار این موجبر، به صورت دو نانو استوانه بیضوی پوشش داده شده با گرافن است که به صورت متقارن در هر طرف یک ورقه نازک قرار گرفته اند.  نتایج بدست آمده از شبیه سازی نشان می دهد که با تغییر کمیت‌های هندسی ساختار پیشنهادی و تغییر  نوع مواد،  طول انتشار مدها  بیش از 8 میکرومتر و ناحیه مُد بهنجار شده از مرتبه 10^-6 بدست می‌آید. به همین دلیل، موجبرِ پیشنهادی، کاربردهای امیدوارکننده ای در اجزای مدارات مجتمع  فوتونیک و سایر سامانه‌های در مقیاس نانو دارد.

design of a symmetric hybrid graphene plasmonic waveguide with high confinement and efficiency

plasmons in graphene have unusual properties and offer promising prospects for plasmonic applications covering a wide frequency range from terahertz to the visible spectrum, and many studies have been conducted on plasmon modes in graphene. in this research, a symmetric graphene plasmonic waveguide has been proposed to improve the waveguide performance in the mid-infrared range, and the plasmonic properties of graphene have been investigated by the finite element method and using comsol software. the structure of this waveguide is in the form of two elliptical nano-cylinders coated with graphene, which are placed symmetrically on each side of a thin sheet of al2o3. the results obtained from the simulation show that by changing the geometric parameters of the proposed structure and changing the type of materials, the propagation length of the modes is more than 8 micrometers, and the normalized mode area is obtained in the order of 10-6. for this reason, the proposed waveguide has promising applications in photonic integrated circuit components and other nanoscale devices.