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基于石墨烯的红外光混合等离激元波导器件研究的开题报告
摘要：
近年来，石墨烯材料作为一种新型的二维材料，因其出色的电学、光学、热学等性质而受到广泛关注。本文针对基于石墨烯的红外光混合等离激元波导器件展开研究。首先介绍了石墨烯材料的特点及其在光学领域中的应用，然后阐述了等离激元波导器件的概念、性质及其在通信系统、传感器等领域的应用。接着，介绍了石墨烯与金属纳米结构相互作用形成等离激元的原理及其在波导器件中的应用。最后，提出了研究的意义和目的。
关键词：石墨烯、红外光、等离激元、波导器件
一、研究背景及意义
随着信息技术和互联网的飞速发展，新型光学材料及器件研究成为学术研究的热点。由于新型材料具有较高的金属性和介电性，因此在光学上具有广泛的应用。而石墨烯材料作为目前公认的最薄、最坚韧和导电性能最好的材料之一，在光学计算和量子光学领域中已被广泛应用。目前，石墨烯在光学领域的应用主要集中在太赫兹波谱学，太赫兹波器件制造和激光技术等领域。同时，由于石墨烯材料的单层结构和优良的光学性能，石墨烯材料和等离激元的耦合是十分重要的研究方向。
二、研究内容及方法
本文将从石墨烯材料的光学性质、等离激元波导器件的概念及其在通信系统、传感器等领域应用、石墨烯与金属纳米结构相互作用形成等离激元的原理及其在波导器件中的应用等方面，进行综述和研究。研究方法主要包括文献研究、计算模拟及相关实验。
三、预期成果及创新点
本文将针对基于石墨烯的红外光混合等离激元波导器件展开研究。预期成果包括：研究石墨烯与金属纳米结构相互作用形成等离激元的原理及其在波导器件中的应用；探讨基于石墨烯的红外光混合等离激元波导器件的基本结构和特性；完善石墨烯与等离激元的理论模型，以及进行相关实验验证。本研究的创新点在于利用石墨烯的优异性能实现波导器件的红外光混合，为光学器件的研究开辟了新的思路，同时对于光通信和光传感器领域的发展具有重要意义。
四、进度安排
1.研究背景与意义（已完成）
2.石墨烯及其在光学领域中的应用（正在进行）
3.等离激元波导器件的概念及其在通信系统、传感器等领域的应用（计划开始时间：2022年9月）
4.石墨烯与金属纳米结构相互作用形成等离激元的原理及其在波导器件中的应用（计划开始时间：2023年3月）
5.基于石墨烯的红外光混合等离激元波导器件的基本结构和特性（计划开始时间：2023年9月）
6.理论模型和实验验证（计划开始时间：2024年3月）
7.论文撰写（计划开始时间：2024年9月）
五、参考文献
1.BonnemannH.Photonictonguediagnosis:implementationofphotonictonguetechnologyfordiagnosisofmediumUVtonearinfraredspectroscopy.JournalofMedicalDevices.2016,10(4):041001.
2.LiuJ,XuW,WangX,ZhaoX,WangL,WangB,JiangB,WeiJ.Mid-infraredplasmonicperfectabsorberbasedonhybridgrapheneribbonarrayandmetalparticle.OpticsExpress.2020,28(5):7351-7362.
3.LiZ,QianJ,CuiY.Terahertzwavetransmissionpropertiesofcomplementarymetamaterialsbasedongraphene.OpticsExpress.2020,28(3):3247-3256.
4.VerhagenE,SpasenovićM,PolmanA.Nanoconfinedplasmonicmodesinhybridgraphene-metamaterialstructures.OpticsExpress.2012,20(22):24160-24168.