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

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، نارمک، تهران

2 آزمایشگاه فوتونیک، دانشکده فیزیک، دانشگاه خوارزمی، مفتح، تهران

3 گروه مهندسی اپتیک و لیزر، دانشگاه صنعتی ارومیه، بند، ارومیه

چکیده

در این مقاله یک سیستم مزوسکوپیکی مبتنی بر لایه‌های گرافنی معلق در یک دی‌الکتریک برای بهبود نمایش دوپایداری نوری در محدوده تراهرتز پیشنهاد شده‌است. ابتدا نشان داده شده ‌است که در سیستم مزبور، غیرخطیت نوری در محدوده تراهرتز نسبت به محدوده مرئی افزایش چشمگیری می‌یابد. همینطور نشان داده شده‌است که رفتار غیرخطی سیستم با افزایش تعداد لایه‌های معلق نیز افزایش می‌یابد. 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 لایه‌های گرافنی معلق با استفاده از معادلات ماکسول، نمودار هیسترسیز دوپایداری اپتیکی بدست آمده‌است. نتایج حاکی از تقویت دوپایداری بازای افزایش لایه‌هاست. بنابراین می توان با تغییر تعداد لایه‌ها، غیر خطیت سیستم را تنظیم نمود. همینطور می‌توان با اعمال ولتاژ بایاس بر سیستم بهینه شده، غیرخطیت را بروش الکتریکی تنطیم نمود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Tunable Nonlinear Optical Mesoscopic System Containing Graphene, Optimization of Optical Bistability in THz Frequency

نویسندگان [English]

  • A. Sharif 1 2
  • M.H. Majles Ara 3
  • B. Ghaffary 1
  • M. Khhodavirdizadeh 2
1 Photnics Lab., School of Physics, Iran University of Science & Technology, Narmak, Tehran, Iran,
2 Photnics Lab., School of Physics, Iran University of Science & Technology, Narmak, Tehran, Iran,
3 Photonics Lab., Kharazmi University, Department of Physics, Mofatteh, Tehran.
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optical Bistability
  • chaos
  • Graphene
  • Terahertz