فهرست

غیر خطیت تنظیم¬پذیر در سیستم مزوسکوپیکی حاوی گرافن برای بهبود دوپایداری نوری در محدوده تراهرتز

نشریه: سال سوم -شماره3- پاییز 1395 - مقاله 3   صفحات :  143 تا 149



کد مقاله:
nm-201

مولفین:
مرتضی عبداللهی شریف
محمدحسین مجلس آرا
بیژن غفاری: دانشگاه علم و صنعت - دانشکده فیزیک
مهدی خداویردی زاده: دانشگاه صنعتی ارومیه - مهندسی اپتیک و لیزر


چکیده مقاله:

در این مقاله یک سیستم مزوسکوپیکی مبتنی بر لایه¬های گرافنی معلق در یک دی¬الکتریک برای بهبود نمایش دوپایداری نوری در محدوده تراهرتز پیشنهاد شده¬است. ابتدا نشان داده شده ¬است که در سیستم مزبور، غیرخطیت نوری در محدوده تراهرتز نسبت به محدوده مرئی افزایش چشمگیری می¬یابد. همینطور نشان داده شده¬است که رفتار غیرخطی سیستم با افزایش تعداد لایه¬های معلق نیز افزایش می¬یابد. برای تحلیل این مسائل، ابتدا از نتایج معادله بولتزمان برای تشریح هدایت اپتیکی استفاده شده و سپس با ردگیری موج اپتیکی تراهرتز در عبور از لایه¬های گرافنی معلق با استفاده از معادلات ماکسول، نمودار هیسترسیز دوپایداری اپتیکی بدست آمده¬است. نتایج حاکی از تقویت دوپایداری بازای افزایش لایه¬هاست. بنابراین می توان با تغییر تعداد لایه¬ها، غیر خطیت سیستم را تنظیم نمود. همینطور می¬توان با اعمال ولتاژ بایاس بر سیستم بهینه شده، غیرخطیت را بروش الکتریکی تنطیم نمود.


Article's English abstract:

In this paper, a mesoscopic-scaled system is proposed based on the embedded graphene layers inside a dielectric medium in order to improve the presentation of optical bistability in THz range. It is firstly shown that the nonlinearity is considerably enhanced in comparison to the visible range. It is also shown that the nonlinear behavior can be increased by increasing the number of graphene layers. For the purpose of analyzing these issues, we use Boltzmann equation to describe the optical conductivity. Then, THz light wave is traced through the embedded graphene layers via Maxwell equations. This yields the optical bistability hysteresis. The results show that the optical bistability is enhanced with increasing the number of graphene layers. The important issue in THz range is the tunability of nonlinearity with an external bias voltage.


کلید واژگان:
آشوب، دوپایداری، گرافن، تراهرتز

English Keywords:
Optical Bistability, Chaos, Graphene, Terahertz

منابع:
موجود نیست.

English References:
[1] X. Zhao, Z. Liu, W. Yan, Y. Wu, X. Zhang, Y. Chen and J. Tian, “Ultrafast carrier dynamics and saturable absorption of solution-processable few-layered graphene oxide,” Appl. Phys. Lett. Vol. 98, No. 12, p. 121905, March. 2011. [2] K. I. Bolotin, K. Sikes, Z. Jiang, M. Klima, G. Fudenberg, J. Hone, P. Kim, and H. Stormer, “Ultrahigh electron mobility in suspended graphene,” Solid State Commun. Vol. 146, No. 9-10, pp. 351-355, June. 2008. [3] A. R. Wright, X. G. Xu, J. C. Cao, and C. Zhang, “Strong nonlinear optical response of graphene in the terahertz regime,” APP. PHYS. LETT, Vol. 95, No. 7, p. 072101, August. 2009. [4] F. Bonaccorso, Z. Sun, T. Hasan and A. C. Ferrari, “Graphene photonics and optoelectronics,” Nature. Photon. Vol. 4, pp. 611-622, August. 2010. [5] N. Liaros, P. Aloukos, A. Kolokithas-Ntoukas, A. Bakandritsos, T. Szabo, R. Zboril, and S. Couris, “Nonlinear Optical Properties and Broadband Optical Power Limiting Action of Graphene Oxide Colloids,” J. Phys. Chem. C. Vol. 117, No. 13, pp. 6842?6850, March. 2013. [6] N. Mattiucci, MJ. Bloemer, and G. D’Aguanno, “All-optical bistability and switching near the Dirac point of a 2-D photonic crystal,” Opt. Express. Vol. 21, No. 10, pp. 11862-11868, 2013. [7] T. Gu, JF. McMillan, NW. Petrone, A. van der Zande, JC.Hone, M. Yu, G. Lo, D. Kwong, CW. Wong, “Optical bistability and free carrier dynamics ingraphene–silicon photonic crystal cavities,” Opt Commun. Vol. 314, pp. 23–27, March. 2014. [8] SH. Asadpour, HR. Hamedi and HR. Soleimani, “Slow light propagation and bistable switching in a graphene under an external magnetic field,” Laser Phys. Lett. Vol. 12, No. 4, p. 045202, March. 2015. [9] K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, and A.A. Firsov, “Electric field effect in atomically thin carbon films,” Sci. Vol. 306, No. 5696, pp. 666–669, October. 2004. [10] J. B. Khurgin, “Graphene—A rather ordinary nonlinear optical material,” Appl. Phys. Lett. Vol. 104, p. 161116, April. 2014. [11] C. Horvath, D. Bachman, and V. Van, “Thermal Nonlinearity and Optical Bistability in a Graphene Silicon Waveguide Resonator,” CLEO-PR. Vol. 978, p. MM2_3, 2013. [12] X. Yao, M. Tokman, and A. Belyanin, “Efficient Nonlinear Generation of THz Plasmons in Graphene and Topological Insulators,” Phys. Rev. Lett. Vol. 112, p. 055501, Feb. 2014. [13] X. Dai, L. Jiang, and Y. Xiang, “Tunable optical bistability of dielectric/nonlinear graphene/dielectric heterostructures,” Opt. Express. Vol. 23, No. 5, pp. 6497-6508, 2015 [14] E. Hendry, P. J. Hale, J. Moger, and A. K. Savchenko, “Coherent Nonlinear Optical Response of Graphene,” Phys. Rev. Lett. Vol. 105, p. 097401, August. 2010. [15] M.A. Sharifa, M.H. Majles Ara, B. Ghafary, S. Salmani, S. Mohajer, “Experimental observation of low threshold optical bistability in exfoliated graphene with low oxidation degree,” Optical Materials. Vol. 53, pp. 80-86, March. 2016. [16] Q. Bao, J. Chen, Y. Xiang, K. Zhang, S. Li, X. Jiang, Q. Xu, K. Ping Loh, and T. Venkatesan, “Graphene Nanobubbles: A New Optical Nonlinear Material,” Advanced Optical Materials, Vol. 3, No. 6, pp. 744-749, February. 2015. [17] M.A. Sharif, B. Ghafary, and M.H. Majles Ara, “Temporal dynamics of optical bistability and modulation instability in colloidal nanoparticles,” J. Nanophoton. Vol. 9, No. 1, p. 093047 September. 2015.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 2813
تعداد دریافت فایل مقاله : 151



طراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورکطراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورک