1 香港大学物理學系，香港，中国
2 香港大学電機電子工程系，香港，中国
3 湖南大学物理与微电子科学学院，长沙 中国，410082
4 Department of Physics，Paderborn University，Warburger Straße 100，Paderborn Germany，33098
5 深圳大学微纳光电子学研究院，深圳 中国，518060
基于结构化的金属表面，即超构表面，所获得的表面波最近得到了广泛关注。它们在各种不同的频率下在集成光学回路、成像以及生物检测中都有着良好的应用前景。本文中，我们展示了一种由双各向异性超构材料单元构成的超构表面可以支持多种不同偏振模式的表面态。这个结构拥有D2d点群对称性，包括了在xz和yz面内拥有镜面对称，以及在y = ±x方向上拥有C2旋转对称性。基于这种对称性，这个超构表面可以在kx和ky方向上支持横电模（TE）以及横磁模（TM）的同时支持在ky = ±kx方向上的纯纵模以及椭偏的横电磁模（TEM）。这种超构表面上的多种表面模式可能会产生新的表面波现象以及器件应用。
表面等离子体激元 超构表面 双各向异性 横电模 横磁模 surface plasmon metasurface bianisotropy transverse electric transverse magnetic
南京信息工程大学物理与光电工程学院, 江苏 南京 210044
基于含石墨烯的双/三层介质结构中的光学色散方程,研究了覆层和基底层材料对石墨烯表面等离子体波横电(TE)模的影响。计算结果表明,近红外波段内,石墨烯表面等离子体波TE模的性质对覆层和基底层介电常数的差值极其敏感。当覆层和基底层介电常数出现微小差异时,TE模可以进行传输。随着两介电常数差值的增大,TE模的有效折射率显著增大,甚至超过覆层折射率,而传播损耗不断减小。对于三层介质结构,相邻两介质分界面间添加单层石墨烯形成了平板波导结构,研究该结构发现,当传导层和基底层介电常数相近时,其夹层的石墨烯对波导TE模的调控尤其显著,这种调控来源于电磁波耦合到石墨烯形成的表面等离子体波TE模。这些结果为设计调制器、检测器和过滤器等石墨烯表面等离子体波导器件提供了理论支持。
表面光学 表面等离子体波 石墨烯 平板波导 横电模 光学学报
2017, 37(11): 1124002
