COMSOL案例：详解石墨烯可重构超反射镜与超透镜的应用-优快云博客

COMSOL案例：石墨烯可重构超反射镜可提供详细讲解可重构超透镜

石墨烯这玩意儿在超表面领域简直就是外挂级材料。今天咱们来聊怎么用COMSOL整活——做个电压调谐的超反射镜。别被"超表面"吓到，说白了就是通过纳米结构设计让光场跳舞。

先上硬菜，石墨烯的电导率模型得整明白。掏出Python算个基本参数：

import numpy as np

def graphene_sigma(mu, gamma, T, omega):
    kB = 8.617e-5  # eV/K
    e = 1.602e-19
    hbar = 6.582e-16  # eV·s
    sigma_intra = (1j * e**2 * kB * T) / (np.pi * hbar**2 * (omega + 1j*2*gamma))
    sigma_inter = (e**2 / (4*hbar)) * (0.5 + (1/np.pi)*np.arctan((hbar*omega - 2*mu)/(2*kB*T)) - 1j/(2*np.pi)*np.log((hbar*omega + 2*mu)**2/((hbar*omega - 2*mu)**2 + (2*kB*T)**2))))
    return sigma_intra + sigma_inter

# 示例参数
mu = 0.4  # 化学势0.4eV
print(graphene_sigma(mu, 0.1e12, 300, 2*np.pi*1e12))  # 太赫兹波段

这段代码的关键在于同时考虑带内（intra）和带间（inter）跃迁。带内项主导低频响应，带间项在可见光更明显。调mu就像拧水龙头——化学势一变，电导率立马翻脸。

COMSOL建模时，建议用边界偏微分方程（PDE）来刻画石墨烯层。在材料定义里塞进这个电导率模型，记得把化学势mu设置为全局参数，方便后面扫参。结构方面推荐C形开口环，比方形结构更容易产生磁共振：

% COMSOL LiveLink脚本片段
model.component('comp1').geom.create('c1', 'Circle');
model.component('comp1').geom('c1').set('r', '150e-9');
model.component('comp1').geom.create('r1', 'Rectangle');
model.component('comp1').geom('r1').set('size', ['200e-9', '50e-9']);
model.component('comp1').geom('c1').set('pos', ['-100e-9', '0']);

这种C形结构在2μm周期下，对10μm中红外波的相位调控效果拔群。重点在于让结构尺寸小于波长，但又不能太小导致加工翻车——玩的就是纳米尺度上的微操。

电压调谐才是灵魂所在。在COMSOL里耦合静电模块和波动光学：