A Bandpass Graphene Frequency Selective Surface With Tunable Polarization Rotation for THz Applications

通带 材料科学 太赫兹辐射 石墨烯 光学 极化(电化学) 透射率 带通滤波器 光电子学 物理 物理化学 纳米技术 化学
作者
Xiang Li,Lin Lin,Lin‐Sheng Wu,Jun‐Fa Mao
出处
期刊:IEEE Transactions on Antennas and Propagation [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:65 (2): 662-672 被引量:65
标识
DOI:10.1109/tap.2016.2633163
摘要

In order to achieve tunable polarization rotation of the transmitted wave and controllable bandpass response simultaneously, a new graphene frequency selective surface (GFSS) is proposed for terahertz applications. The GFSS is built up by sandwiching a high-resistivity Si-substrate with a graphene patch array and a graphene sheet, both of which are electromagnetically biased. The configuration is analyzed by using an equivalent tensorial surface conductivity and transmission matrices of graphene structures, which is validated by full-wave simulations. The transmission coefficient, axial ratio, and polarization rotation angle of the bandpass GFSS are captured. An observable polarization rotation angle is obtained with a relatively large transmittance, which is superior to the graphene sheet and bandstop patch-type structures. The passband frequency is found to be not sensitive to the incident angle for either TE- or TM-polarized incidence, while it can be shifted from 1.6 to 2.2 THz with the polarization rotation angle varying from 24° to 16° by changing the chemical potential from 0.6 to 1 eV. When the applied magnetic field is set up to 3 T, the maximum rotation angle of polarization reaches up to 30° for TM incidence and 45° for TE incidence while the passband remains around 2 THz.
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