Математическое моделирование управляемых поляризаторов терагерцового диапазона на основе периодических 2D-структур из прямоугольных нанолент графена

Актуальность и цели. В последнее десятилетие прогресс в изготовлении графена и наноструктур на основе графена открывает огромные возможности для создания управляемых интегральных плазмонных устройств и метаматериалов для потенциальных применений в поляризаторах и фильтрах в терагерцовом и инфракрасном диапазонах. Целью данной работы является теоретическое исследование принципов построения и характеристик управляемых электрическим полем поляризаторов терагерцового диапазона на основе периодических 2D-структур из прямоугольных нанолент графена с использованием математического моделирования электродинамической строгости. Материалы и методы. Разработана математическая модель терагерцовых устройств на основе нанолент графена, базирующаяся на решении краевой 3D-задачи дифракции для системы уравнений Максвелла совместно с моделью поверхностной проводимости графена, определяемой формулой Кубо, проекционным методом Галеркина. Результаты. С помощью вычислительного алгоритма, разработанного на основе декомпозиционного подхода методом автономных блоков с наноструктурами графена и виртуальными каналами Флоке, расcчитаны зависимости S-параметра | $S_{21}$| матрицы рассеяния поляризатора на основе периодической 2D-структуры из прямоугольных нанолент графена на подложке из двуокиси кремния $SiO_2$ от частоты при изменении угла ориентации векторов падающей ТЕМ-волны к нанолентам графена для различных значений химического потенциала в диапазоне частот 24-32 ТГц. Выводы. Из результатов математического моделирования следует, что при изменении ориентации вектора электрического поля падающей ТЕМ-волны от параллельной до перпендикулярной нанолентам графена коэффициент прохождения |$S_{21}$| существенно уменьшается и в полосе непропускания на резонансной терагерцовой частоте периодическая 2D-структура из прямоугольных нанолент графена является поляризатором. S -параметры матрицы рассеяния поляризатора могут эффективно управляться изменением значения химического потенциала (действием внешнего электрического поля).