نقش ميدان مغناطيسي در توليد نور تراهرتز با استفاده از گرافن

Effect of Magnetic Field on the Generation of Terahertz Light via Graphene

گرافن، به دليل داشتن خصوصيات استثنايي، مي تواند نامزدي مناسب براي استفاده در صنعت ليزر باشد. از سوي ديگر ايجاد سطوح لاندائو در حضور ميدان مغناطيسي با فواصل نامساوي و در محدوده فركانسي تراهرتز، اميد به توليد نوع جديدي از ليزرهاي تراهرتز را بيشتر كرده است. از اين رو، هدف اصلي اين مقاله بررسي استفاده از گرافن، در حضور ميدان مغناطيسي، در توليد نور تراهرتز مي باشد. براي اين منظور ابتدا به توصيف هاميلتوني گرافن در حضور ميدان مغناطيسي يكنواخت و پيدايش سطوح لاندائو پرداخته، سپس با به كار گيري عملگرهاي اتلافي و عملگرهاي دمش، معادله حركت ماتريس چگالي، در حالت پايا، حل و از طريق آن ميانگين تعداد فوتونها محاسبه مي شود. بدين ترتيب نقش ميدان مغناطمي در بهره ي سيستم مورد نظر مشخص و بررسي خواهد شد.

The amazing properties of graphene have led to a growing interest in the development of terahertz light. To this end, a uniform magnetic field is applied in order to generate the discreet Landau levels, being unequally spaced and in the range of terahertz, in energy. The main purpose of this paper is thus to investigate the role of applied magnetic field in the generation of terahertz lights from graphene. Consequently, we present the electronic Hamiltonian, under the action of a uniform magnetic field, and the Landau levels. We further include leakage and pumping mechanisms and determine the density matrix. We then proceed by calculating the mean photon number, thereby, recognizing the role of magnetic field in the gain profile.