石墨烯调谐太赫兹等离子传感器的FEM仿真与性能研究

本文主要探讨了基于石墨烯的可调太赫兹等离子传感器的设计与有限元分析。作者黄异和钟舜聪，来自福州大学机械工程及自动化学院光学/太赫兹及无损检测实验室，他们的研究聚焦于利用掺杂的悬空石墨烯构建的 Otto 型棱镜耦合衰减全反射结构。这种传感器的设计灵感来源于石墨烯的独特性质，尤其是其在太赫兹频段的优异光子调控能力。 研究中，他们采用了先进的 COMSOL 多物理场软件结合麦克斯韦方程和洛伦茨色散模型，进行二维的仿真模拟，以评估传感器在遇到不同气体样品时的检测精度和传感性能。通过这种方法，研究人员能够深入理解色散特性对传感器灵敏度的影响，并对传感器的工作原理进行了深入的理论分析。 实验结果显示，模拟出的性能参数与先前文献的计算数据以及理论预测相吻合，这证明了所提出的传感器设计具有较高的准确性和可靠性。不仅如此，这一研究方法还被扩展到更复杂结构的掺杂石墨烯太赫兹等离子传感器设计中，为今后此类传感器的优化设计提供了有价值的工具和理论基础。 关键词方面，文章着重强调了等离子体、太赫兹技术、石墨烯材料以及传感应用的重要性。从学术分类角度看，该研究符合 O5315 分类标准，表明它属于光电子学和光学传感领域的一个前沿课题。 这篇首发论文提供了一个创新的石墨烯基太赫兹传感器设计，通过有限元方法展现其性能潜力，并为进一步探索和开发新型太赫兹等离子体传感器奠定了坚实的基础。这项工作对于提升太赫兹技术在气体传感、环境监测等领域中的应用有着显著的意义。