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一种通过直接控制光子与电子耦合的表面等离子体激元调制器。

A plasmon modulator by directly controlling the couple of photon and electron.

作者信息

Hu Xue-Fang, Zhao Xiang-Yue, Gu Yin-Wei, Jin Shu-Ping, Cui Yi-Ping, Lu Chang-Gui

机构信息

Advanced Photonics Center, Southeast University, Nanjing, 210096, China.

出版信息

Sci Rep. 2022 Mar 28;12(1):5229. doi: 10.1038/s41598-022-09176-y.

DOI:10.1038/s41598-022-09176-y
PMID:35347176
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8960793/
Abstract

The manipulation of surface plasmon polaritons plays a pivotal role in plasmonic science and technology, however, the modulation efficiency of the traditional method suffers from the weak light-matter interaction. Herein, we propose a new method to overcome this obstacle by directly controlling the couple of photon and electron. In this paper, a hybrid graphene-dielectric- interdigital electrode structure is numerically and experimentally investigated. The plasmon is excited due to the confined carrier which is regulated by the potential wells. The frequency of plasmon can be tuned over a range of ~ 33 cm, and the obtained maximum extinction ratio is 8% via changing the confined area and the density of carrier. These findings may open up a new path to design the high efficiency all-optical modulator because the electrons can also be driven optically.

摘要

表面等离激元极化子的操控在等离激元科学与技术中起着关键作用,然而,传统方法的调制效率受限于弱光与物质相互作用。在此,我们提出一种通过直接控制光子与电子的耦合来克服这一障碍的新方法。本文对一种石墨烯 - 电介质 - 叉指电极混合结构进行了数值和实验研究。由于受势阱调控的受限载流子而激发等离激元。通过改变受限区域和载流子密度,等离激元频率可在约33厘米的范围内调谐,并且获得的最大消光比为8%。这些发现可能为设计高效全光调制器开辟一条新途径,因为电子也可以被光驱动。

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