053 – COMSOL案例：石墨烯调控光的折射（带讲解视频）

基本介绍：

• 主要内容：根据发表在 Nature Communications 上的论文《Graphene controlled Brewster angle device for ultra broadband terahertz modulation（作者：Zefeng Chen等）》，复现了其中的Fig.1bc、Fig.3cd；
• 基于 COMSOL 频域求解，使用的软件版本为 COMSOL 5.4 (5.4.0.225)；
• 计算所需的内存： 4 GB；
• 涉及的内容：全局参数、过渡边界条件、端口、周期性条件、完美匹配层、自定义网格、参数扫描、高斯光束、散射边界条件 等；
• 绘制了：不同入射角下的反射幅值曲线和反射相位曲线、瞬时电场分布；
• 建模过程录制了时长为 54 min 的讲解视频（从打开软件开始录到画出结果为止）；
• 付费后可以观看讲解视频，并下载案例文件。购买此案例不附带答疑指导。

包含的文件截图：

详细描述：

如上图所示，单层石墨烯直接铺在衬底上，石墨烯的电导率用类Drude模型描述：

其中

是载流子的衰减率，μ_c = 10000 cm²/(V·s)是石墨烯的载流子迁移率，v_F是费米速度。石墨烯的化学势E_F在0 ~ 0.35 eV之间变化。衬底的介电常数为4。

频率为0.8 THz的TM偏振光以不同角度斜入射到石墨烯表面，通过调整石墨烯的化学势，实现对反射光强度的调控，相当于调节了器件的布儒斯特角。

该原理对超宽带相位可调太赫兹调制器的设计有指导意义。

计算的内容和结果：

1、当石墨烯化学势E_F = 0或0.4 eV时，不同角度斜入射的反射幅度。（上：论文中的仿真结果，下：本例的结果）👇

2、当石墨烯化学势E_F = 0或0.4 eV时，不同角度斜入射的反射相位。（上：论文中的仿真结果，下：本例的结果）👇

3、高斯光束以65°斜入射的瞬时电场分布，石墨烯的电导率取0.5 mS，忽略石墨烯的吸收。（左：论文中的仿真结果，右：本例的结果）👇

4、高斯光束以65°斜入射的瞬时电场分布，石墨烯的电导率取2.5 mS，忽略石墨烯的吸收。（左：论文中的仿真结果，右：本例的结果）👇

付费后将能看到讲解视频，并下载讲解过程中做出来的模型文件。

再次提醒：购买案例不附带答疑指导服务。