一、成果简介
湖南工商大学大学微电子与物理学院许辉博士，在期刊《中国科学》上发表了题为“基于双诱导透明效应的石墨烯慢光传感器”的文章，在慢光传感研究中取得了重要进展。
二、研究亮点
图1 太赫兹慢光传感器的结构示意图
光既是重要的能量和信息载体，又是人类探索物质世界规律的利器。如何自由调控光既是重要基础科学问题，又对实现光在信息、能源等领域的应用有重大意义。本研究利用可调谐石墨烯超构表面，设计了一种新型的石墨烯微纳器件结构，实现了对电磁波振幅的动态调控。课题组发现此结构在太赫兹频段内显著地展现了可调双等离激元诱导透明效应，并且具备极高的群折射率为太赫兹波段光场调控提供了新方案，并为其在慢光器件的应用提供了坚实的基础。通过深入的耦合模理论分析，本文得到了结构的理论透射谱图，并通过仿真模拟进行了验证。在设计上，器件结构具有简洁的构造，且传感性能相较其他结构更加优越。本研究提出的减慢光速的新方法有望极大地提高慢光光子芯片器件的性能，并为慢光传感技术研究提供新思路。
图2 石墨烯单层结构的数值模拟和理论计算透射曲线
在该结构中，一个长石墨烯带和两个短石墨烯带在入射电磁波激励下可看作明模式，另一短石墨烯带可看作暗模式，两种模式所发生的相消干涉会在太赫兹波段产生双等离激元诱导透明效应。此外，利用外部电源可以实现双诱导透明的动态调谐。通过对耦合模理论(coupled mode theory, CMT)的计算，能够发现其与时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)的仿真数据呈现出高度的一致。该结构传感与慢光性能优越，灵敏度最大值可达1.892 THz/RIU。调控石墨烯的费米能级实现对光信号的控制，增强了慢光效应，当费米能级从0.80 eV增加到0.95 eV时，群折射率由332增加至366。
三、完成人简介
于鸿飞，第一作者，湖南工商大学微电子与物理学院电子信息专业集成电路工程领域硕士；
许辉，共同通讯作者，湖南工商大学微电子与物理学院讲师，研究方向为人工微纳结构光电器件等；
陈智全，共同通讯作者，湖南工商大学微电子与物理学院讲师，研究方向为微纳光子器件及微纳制造等。
成果链接：https://www.sciengine.com/SSPMA/doi/10.1360/SSPMA-2025-0018