طراحی و شبیه‌سازی ساختاری پلاسمونیکی مبتنی بر گرافن شناور جهت تولید و افزایش هارمونیک سوم

در این مقاله بر اساس ویژگی غیرخطی گرافن و قراردادن لایه ای از گرافن بر روی بستر مناسب، یک موجبر پلاسمونیکی مبتنی بر گرافن شناور جهت تولید هارمونیک سوم برای اولین بار پیشنهاد شده است. نقش پارامترهای مختلف گرافن تک لایه در خاصیت رزونانس و رسانایی غیرخطی گرافن تعیین شده است. نشان داده شده است که با تغییر پتانسیل الکتروشیمیایی گرافن (μcg)، می توان thg را که بر اساس خواص غیرخطی گرافن تک لایه است، تنظیم کرد. روش محاسباتی تفاضل محدود در حوزه زمان (fdtd) برای شبیه سازی عددی و تجزیه وتحلیل ساختار پیشنهادی در محدوده طول موج مادون قرمز میانی استفاده شده است. در شبیه سازی های ما بهره توان تبدیلی در حدود 48.08- دسی بل محاسبه شد که افزایش قابل توجهی نسبت به سایر منابع نشان می دهد. استفاده از نمونه های گرافن باکیفیت بالا و شناور کردن آنها و در نهایت استفاده از دی الکتریک si3n4 عملکرد ساختار پیشنهادی را در مقایسه با سایر مراجع، بهبود بخشیده است. نتیجه این کار می تواند برای توسعه طیف وسیعی از برنامه های کاربردی مهم مانند تولید فرکانس جدید، طیف سنجی، سنجش شیمیایی و سوئیچ ها در محدوده فرکانسمادون قرمز میانی مورداستفاده قرار گیرد.

design and simulation of plasmonic structure based on suspended graphene sheets for enhancing third harmonic generation.

in this article, based on the nonlinear property of graphene and placing a layer of graphene on a suitable substrate, a plasmonic waveguide based on suspended graphene has been proposed for the first time to enhance third harmonic generation(thg). the role of different parameters of single-layer graphene in resonance properties and nonlinear conductivity of graphene has been determined. it is shown that by changing the electrochemical potential of graphene, it is possible to tune the thg, which is based on the nonlinear properties of monolayer graphene. the finite difference computing method in the time domain (fdtd) has been used for numerical simulation and analysis of the proposed structure in the mid-infrared wavelength range. in our simulations, the conversion efficiency was calculated at about -48.08 db, which shows a significant increase compared to other sources. using high quality graphene samples and floating them and finally using si3n4 dielectric has improved the performance of the proposed structure compared to other references. the result of this work can be used to develop a wide range of important applications such as new frequency generation, signal processing, chemical sensing and switches in the mir frequency range.