Non-reciprocal transmission of terahertz waves through a photonic crystal cavity with graphene
Non-reciprocal transmission of terahertz waves through a photonic crystal cavity with graphene
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太赫兹波通过石墨烯光子晶体腔的非互易传输
DOI：
10.1209/0295-5075/107/54001
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发表时间：
2014-09
期刊：
影响因子：
1.8
通讯作者：
Wang, Mu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhou, Yu;Dong, Ye-Qing;Zhang, Kun;Peng, Ru-Wen;Hu, Qing;Wang, Mu
在这项工作中，我们从理论上研究了太赫兹（THz）波在外磁场下通过石墨烯集成的光子晶体腔的非互易传播。垂直于石墨烯平面的磁场在系统中引入了一个不对称的导电性张量，因此在一个方向上传播的太赫兹波的琼斯矩阵不是反向方向上的转置矩阵。结果，在太赫兹区实现了非互易传播，这已经通过计算非互易光子带结构、透射光谱和电场分布来验证。此外，通过调整磁场或石墨烯的费米能级，这种非互反传输可以被大幅调整。这种可调谐的非互易性在材料响应水平上使我们能够设计光子结构，使特定模式通过，而其时间反转对应模式停止。此外，在石墨烯的周期性光子晶体堆叠中发现了高性能的非互易特性。我们的研究可能提供一种独特的方法来引导太赫兹波，并在太赫兹区域的单向设备（例如隔离器）上实现潜在的应用。
In this work, we theoretically investigate non-reciprocal propagation of terahertz (THz) waves through a photonic crystal cavity integrated with graphene under external magnetic field. The magnetic field applied perpendicular to the graphene plane introduces an asymmetric conductivity tensor into the system, thus the Jones matrix of THz waves propagating in one direction is not the transpose of the one in the reversal direction. As a consequence, non-reciprocal propagation is achieved in the THz regime, which has been verified by the calculation of non-reciprocal photonic band structures, transmission spectra, and also electrical-field distributions. Further, by tuning the magnetic field or the Fermi level of graphene, such non-reciprocal transmission can be drastically tuned. This tunable non-reciprocity at the level of material response enables us to design photonic structures which can let a specific mode pass but its time-reversal counterpart stop. Moreover, high-performance non-reciprocal features have been found in periodic photonic crystal stacks with graphene. Our investigations may provide a unique approach to guide THz waves and achieve potential applications on one-way devices (e.g. isolators) in the THz regime.
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10.1103/physreve.66.016608
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