| Авторы |
Галина Степановна Макеева, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры радиотехники и радиоэлектронных систем, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: radiotech@pnzgu.ru
|
|
Аннотация
|
Актуальность и цели. Внедрение наноантенн для оптической беспроводной связи в ин-
фракрасном (ИК) и видимом диапазонах обеспечивает более высокую скорость передачи данных при уменьшении размера антенны. Возможность перестройки характеристик графена химическим легированием или напряжением смещения актуальна при разработке реконфигурируемых наноантенн. Целью работы является исследование характеристик (S-параметров, диаграммы направленности (ДН)) решеток плазмонных графеновых наноантенн (ПГНА), их управляемости и возможности сканирования по частоте при изменении химического потенциала графена (приложением внешнего электрического поля) в среднем ИК-диапазоне. Материалы и методы. Применение графена, обладающего хорошей электропроводностью, управляемой проводимостью и плазмонными свойствами в терагерцовом, дальнем и среднем ИК-диапазонах, является одной из наиболее многообещающих альтернатив благородным металлам (Au и Ag) как плазмонным материалам только на оптических частотах. Моделирование характеристик решеток ПГНА проведено с помощью программы электродинамического моделирования CST Microwave Studio 2019, что позволяет решить научные проблемы, связанные с проектированием графеновых антенн в ИК-диапазоне волн. Результаты. Получены результаты моделирования управляемости характеристик (S-параметров, ДН) единичного элемента антенной решетки (ПГНА прямоугольной геометрии) и решеток ПГНА на резонансных частотах основной моды поверхностных плазмон-поляритонов, и показана возможность сканирования по частоте при изменении химического потенциала графена (приложением внешнего электрического поля) в среднем ИК-диапазоне. Выводы. Из результатов моделирования характеристик решеток ПГНА следует, что с увеличением химического потенциала графена (в интервале значений 0,3–1 эВ) происходит перестройка рабочих частот (сканирование по частоте) в среднем ИК-диапазоне, возрастает коэффициент усиления решетки ПГНА, происходит сужение главного лепестка ДН, уменьшение уровня боковых лепестков; при увеличении числа единичных элементов (N = 256) уровни боковых лепестков ДН уменьшаются и наблюдается лучшая управляемость главного лепестка ДН.
|
|
Ключевые слова
|
средний ИК-диапазон, решетки плазмонных графеновых наноантенн, химический потенциал, диаграмма направленности, сканирование по частоте
|
