石墨烯辅助的波导传输特性和传感应用研究

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1、分类号ＴＮ９９密级公开ＵＤＣ编号《方乂聲硕女研《４《化讼戈巧目石墨緒铺巧的玻导传输特性巧传慮应用研巧ＴｉｔｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｓｅｎｓｉｎｇａｐｐ－ｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅａｓｓｉｓｔｅｄｗａｖｅｇｕｉｄｅ学院（所、中心）信息学院专业名称通信与信息系统研巧生姓名杨剑锋学号１２０１１００１０７２导师姓名黄铭职称教巧２０１６年５月云南大学硕±学位论文论文独创性声明及

2、使用授权本论文是作者在导师指导下取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不存在飄窃或抄袭行为一。与作者同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。现就论文的使用对云南大学授权如下：学校有权保留本论文（含电子版），也可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文；学校有权公布论文的全部或部分内容；，可Ｗ将论文用于查阅或借阅服务学校有权向有关机构送交学位论文用于学术规范审查、社会监督或评奖；学校有权将学位

3、论文的全部或部分内容录入有关数据库用于检索服务。（内部或保密的论文在解密后应遵循此规定）研巧生签名、；导师签名；日期Ｌ０＿＾＿＼辜４］Ｉ摘要摘要一已经发展得较为成波导是种重要的传输线，光频段和微波频段的波导技术，熟，石墨帰由于其优异的性能，而红外和太赫频段的波导技术相对空白。近年来可心文作为红外和太赫频段电磁波波导材料而成为人们关注的焦点。石墨締波导的一原理是利用石墨痛激发红外和太赫兹频段的表面等离子体激元（种表面波），实现电磁波沿着石墨婦表面传输。波导形状，石

4、墨燦的材料参数等因素都会对波传输产生影响。因此，研巧石墨稀波导的传输特性对石墨贿波导器件的设计和利用具有非常重要的意义。本文主要研究条带形和圆环形石墨締波导的传输特性，并利用石墨婦波导实现分子传感。具体内容如下：，１。．分析了Ｈ种条带形石墨稀波导的传输特性从推导色散关系着手分析了单。层石墨稀带、双层石墨婦带和加载介质的石墨締带波导的传输特性和模式特性单层。对称的双层石墨巧带由于存在稱、双层石墨蹄带波导中都存在波导模和边缘模合效应，会出现对称模与反对称模。加载介质石墨痛波导的介质带宽

5、度会对其传输特性产生很大影响。２。．分析了圆环形石墨稀波导的传输特性简要介绍单层石墨痛波导的传输特性，模式将性，其模式的场分布沿着圆周呈驻波样分布。重点研究双层圆环石墨帰一，；波导的传输特性，推导出了其波导模的色散关系并求解与数值仿真结果高度致、费米能级和锅合距离对模式；分析了圆环半径、波导性能和模式截止特性的影响利用双层石墨痛带弯曲后对模式局域特性影响很小的原理，结合波传输条件推导，出了双层石墨稀圆环高阶模截止频率与半径关系的解析模型，并求解然后仿真验证了解析结果的正确性。３

6、双层圆环石墨痛波为平台设．基于强电磁场与物质相互作用传感的思想，Ｗ一，计出了种传感模型，酒精和甲苯分了为例证明了该模型可被用于宽带和高灵后基于同样的传感思想一，设计了敏度的分子检测；最种凹槽深度渐变型禪敏金属，证结构波导，分析了其传输特性，并利用该波导进行对酒精和甲苯分子进行检测明了其宽带特性，且与石墨脯分子传感器进行了比较。对石墨蹄波导传输特性和传感应用的分析，有助于我们深入了解波在石墨蹄设计一、利用石墨締波导器件和下表面的传输机理，为我们步的实验工作提供了理Ｉ摘要论指导。

7、：石墨赌关键词；表面等离子体激元；传感：波导ＩＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＷａｖｅｇｕｉｄｅａｎｉｍｐｏｒｔａ打ｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅ．了ｈｅｔｅｃｈ打ｏｌｏｇｙｏｆｗａｖｅｇｕｉｄｅｓｉ打ｔｈｅｏｔｉｃａｌａｎｄｍｉｃｒｏｗａｖｅｒｅｉｍｅｈａｓｄｅｖｅｌｏｅｄｔｏｂｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｍａｔｕｒｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒｉｎｔｈｅｐｇｐｙ，＾ｉｎｆｒａｒｅｄａｎｄｔｅｒａｈｅｒｔｚｉｅｉｍｅ１ｈｅｗａｖｅｕｉｄｉｎｔ：ｅｃ

8、ｈｎｏｌｏｉｓｄｅｆｉｔ．Ｉｎｒｔｅａｇ；ｃｉｅｎｅｃｅｎｒｓ，ｇｇｇｙｙ，ｇｒａｐｈｅ打ｅａｔｒａｃｔｅｄｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｆｒｏｍｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｂｅｃａｕｓｅｉｔｈａｓｅｘｃｅｐｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｃｏｕｄｂｅｕｓｅｄｆｏｒｗａｖｅｇ山ｄｉｎｇｉｎ出ｅｉｎｆｒａｒｅｄａｎｄ１