[发明专利]一种基于石墨烯的谐振控制器

说明书

一种基于石墨烯的谐振控制器，涉及一种群延时可调控制器领域。解决了基于石墨烯的明‑暗模式耦合EIT结构时，电磁波的电场极化方向为单一方向的问题。本发明包括多个可调谐谐振单元构成的矩形谐振控制器；可调谐谐振单元为矩形结构，且由下至上依次为矩形硅衬底、SiO₂涂层和谐振环；谐振环包括1号石墨烯纳米带和2号石墨烯纳米带，1号石墨烯纳米带为长条形结构，2号石墨烯纳米带为U型环结构，长条形结构的一部分与U型环结构一个侧壁重叠，且二者共面；谐振环用于在电磁诱导下，实现明1号石墨烯纳米带和2号石墨烯纳米带间能量耦合，从而使可调谐谐振单元产生窗口频率可调的电磁诱导透明现象。本发明主要用于对光信号进行存储。

技术领域

本发明涉及一种群延时可调控制器领域。

背景技术

电磁诱导透明(Electromagnetic induced Transparency，简称EIT)，最初是在三能级原子系统中被发现，并一直受到了广泛的关注。所谓电磁诱导透明，在原始定义上，被视为是某种介质能强烈地吸收某一频率的光，而当再加一束能被介质吸收的光束时，介质对第一束光不再吸收，而是出现对光传输的透明峰现象。电磁诱导透明除了介质吸收性质和色散性质相应的改变，在透明峰处，光的群速度也会被减慢，即减慢光信号在介质中的传播速度，可以将大光强的光相干地存储在介质中，然后释放出来。这种由于光原子激发通道间的量子相干产生的现象被广泛地应用于慢光、光存储、以及光传感中。

目前，利用超常媒质结构实现THz波段的电磁诱导透明现象，可以解决原子系统中EIT现象对于苛刻实验条件的要求，为EIT现象的应用开阔了新的路径。近年来可调谐EIT现象得到了研究人员的关注，以往的基于超材料的EIT周期性结构单元形状和尺寸参数一旦确定，其所对应的工作波长和带宽也随之固定，失去了相应的调谐能力，只能在有限的工作带宽范围内实现单一功能，应用范围受到了严重的制约。

基于超材料的EIT的实现有以下两种模式：

一种是明-明耦合模式。所谓明模式，是指在相应极化电磁波的作用下具有强的谐振强度。在通常情况下，从基态︱1到激发态︱3之间的原子跃迁可以直接完成，被视为明模式。如果亚稳态︱2到激发态︱3之间的原子跃迁也能够直接完成，也可以视为明模式。在直观体现上，这两个模式都具有强的谐振。最终EIT由基态︱1到激发态︱3原子跃迁形成的明模式与亚稳态︱2到激发态︱3原子跃迁形成的明模式相互耦合而形成。

另一种是明-暗耦合模式。相较于明模式，暗模式在相应极化电磁波的作用下具有很弱的谐振强度。在这种情况下，从亚稳态︱2到激发态︱3之间的原子跃迁因为能量不足不能够直接完成，这时需要将从基态︱1到激发态︱3之间的原子跃迁能量转移至亚稳态︱2以提供足够的能量完成亚稳态︱2到激发态︱3之间的原子跃迁，进而使由基态︱1到激发态︱3原子跃迁形成的明模式与这种情况下亚稳态︱2到激发态︱3原子跃迁形成的暗模式进行耦合，产生EIT现象。

以金属实现电磁诱导透明(EIT)的结构如需调整透明窗(频率、宽度等)则需要改变器件尺寸，而这有时是难于实现的，引入石墨烯结构可通过改变石墨烯的掺杂浓度或施加电压改变石墨烯电势能，从而动态调整电磁诱导透明(EIT)的透明窗；目前基于石墨烯的明-暗模式耦合EIT结构往往只研究电磁波的电场极化方向为单一方向，无法做到透明窗口的多极化方向呈现，甚至是极化方向无关呈现的能力。因此，以上问题亟需解决。

发明内容

本发明是为了解决基于石墨烯的明-暗模式耦合EIT结构时，电磁波的电场极化方向为单一方向的问题，本发明提供了一种基于石墨烯的谐振控制器。

一种基于石墨烯的谐振控制器，包括多个可调谐谐振单元构成的矩形谐振控制器；

可调谐谐振单元为矩形结构，且由下至上依次为矩形硅衬底、SiO₂涂层和谐振环；