石墨烯纳米带阵列的多频滤波特性研究：FDTD法下的参数影响

本文主要探讨了基于时域有限差分法在石墨烯纳米带阵列中的应用，特别是在多频滤波特性方面的研究。作者提出了一种新颖的三层石墨烯纳米带阵列结构，其设计灵感来源于石墨烯的共振效应。通过这种方法，研究者深入探究了阵列参数，如费米能级、石墨烯带宽占比以及外界折射率，对复合结构滤波频率的影响。 费米能级作为石墨烯材料的重要特性，对于其电子行为有着决定性影响。在文中，作者指出当费米能级增加时，会导致滤波频率向高频（蓝移）方向移动，这反映了能级提高可以改变电子的激发态，从而影响光的吸收和散射特性。具体而言，当费米能级改变0.1 eV时，谐振频率的显著变化超过了5 THz，这显示出费米能级调整对滤波性能的巨大影响。 石墨烯带宽占比也是一个关键参数，它影响着石墨烯带的导电性和光学响应。增大石墨烯带宽占比意味着更多的电子参与传输，这会使得复合结构的共振频率向低频（红移）移动。这一发现有助于优化滤波器的设计，以便于选择性地过滤特定频率范围的光信号。 此外，外界折射率的变化也显著影响了滤波效果。由于石墨烯纳米带阵列与外部介质之间的相互作用，折射率的变化可能导致光的传播路径和速度发生改变，进而影响到滤波频率的分布。较高的折射率通常会导致滤波频率的红移，因为光在高折射率介质中传播速度减慢。 时域有限差分（FDTD）方法作为一种数值模拟技术，在此研究中被用来精确计算和分析上述物理现象。这种方法通过将时间域和空间域离散化，能够高效地模拟光与物质间的交互，从而预测出不同参数条件下石墨烯纳米带阵列的多频滤波性能。 这篇研究不仅深化了我们对石墨烯纳米带阵列在集成光学领域的理解，还为设计高性能、多功能的多频滤波器提供了宝贵的指导。未来的研究可能会进一步探索如何优化这些参数，以实现对特定光谱的更精准控制，这对于光电子设备和通信技术的发展具有重要意义。