Математическое моделирование прохождения терагерцового излучения через монослой графена

Актуальность и цели. Графен обладает уникальными электронными и оптическими свойствами для применений в широком диапазоне рабочих частот, перекрывающих спектр от радиочастот, микроволн до оптического диапазона. Целью данной работы является теоретическое исследование прохождения и взаимодействия терагерцового (ТГц) излучения с монослоями графена на основе математического моделирования, базирующегося на решении уравнений Максвелла совместно с материальным уравнением среды (графена). Материалы и методы. С использованием разработанного вычислительного алгоритма на основе автономных блоков с каналами Флоке разработана математическая модель прохождения и взаимодействия терагерцового излучения с электродинамическими структурами на основе графена, базирующаяся на решении краевой задачи для уравнений Максвелла, где поверхностная проводимость графена включена как параметр и определяется формулой Кубо. Результаты. Получены результаты электродинамического расчета коэффициентов отражения и прохождения ТЕМ-волны через монослой графена при изменении химического потенциала (напряженности внешнего постоянного электрического поля) в микроволновом, терагерцовом, инфракрасном диапазонах. Выводы. Полученные в работе результаты демонстрируют, что коэффициенты прохождения и отражения электромагнитной волны от монослоя графена могут управляться внешним электрическим полем от микроволнового до оптического диапазона. Результаты. указывают, что монослои графена чрезвычайно перспективны для создания широкого класса устройств терагерцового диапазона на основе графена.