摘要:科技的发展使得纳米材料的研究不断深入，纳米光子器件正日益渗透于人们的生活中。生产出一种速度快、模型小、集成度高的电子器件成为光通信发展的必然趋势，但由于经典衍射极限的限制，传统的光子器件难以实现这一性能。如何突破经典衍射极限，使电子器件趋向高速化、小型化和高集成化引起了科研人员浓厚的兴趣，通过研究发现，束缚在金属-介质表面的等离子体激元能够实现这些性能。本论文通过FDTD、MATLAB软件建立了石墨烯-波导-谐振腔的结构模型，并对以下几个方面进行了仿真与分析：

1.通过FDTD仿真石墨烯谐振腔共振模式的透射、反射、吸收谱图并加以分析：谐振腔-波导系统能够增强石墨烯的表面等离子体共振效应，提高单层石墨烯的吸收率，增强在等离子体激元当中的局域效应；

2.研究石墨烯费米能级变化对共振模式的影响，结果表明，费米能级减小，共振波长红移、半宽高增加；费米能级增大，共振波长蓝移、半宽高减小，从而可以通过改变石墨烯的物理参数实现对透射共振模式的调控.

关键词：石墨烯；表面等离子体；时域有限差分法；费米能级

目录

摘要

Abstract

1.绪论-1

1.1引言-1

1.2石墨烯-1

1.3表面等离子体-3

2.时域有限差分法-3

2.1引言-3

2.2时域有限差分法-4

2.2.1 Maxwell方程组-5

2.2.2 直角坐标中的二维FDTD-6

2.3边界条件-8

3.电磁波在直波导中的传播特性仿真与分析-8

3.1 石墨烯表面等离子体特性-8

3.2 石墨烯谐振腔等离子体耦合结构模型-9

3.3 共振模式的传输特性-9

3.4 石墨烯费米能级对共振模式的影响-13

4.总结与展望-13

4.1总结-13

4.2展望-14

参考文献-15

致  谢-17