Circulador de 4 portas baseado em um ressonador elíptico de grafeno na região terahertz.

Um novo tipo de circulador de quatro portas baseado em grafeno para a faixa de frequência terahertz é proposto e analisado neste trabalho. O mesmo é constituído de dois guias de ondas paralelos acoplados lateralmente a um ressonador magnetizado em forma de elipse. A secção transversal dos componentes apresenta uma estrutura com três camadas consistindo de grafeno, dióxidos de sílica e silício. O ressonador de grafeno é magnetizado normalmente em seu plano por um campo magnético externo DC. O princípio físico do dispositivo é baseado na ressonância dipolar da cavidade ressonante de grafeno magnetizado. Utilizando a Teoria de Grupos Magnéticos, conseguimos analisar as matrizes de espalhamento das componentes de simetria do dispositivo. Além disso, foi usada a Teoria de Modos Acoplados Temporal, com o intuito de analisar analiticamente as características do dispositivo. Investigou-se a influência de diferentes parâmetros sobre as características do circulador através do software Comsol Multiphysics. Simulações numéricas demonstram o isolamento das portas 3 e 4 em torno de -32,6 dB e -16,2 dB, perdas de inserção em torno de -2,5 dB, reflexão em torno de -20,3 dB e 5,7% de largura de banda com a frequência central de 5,03 THz. O campo magnético DC de polarização aplicado é de 0,8 T. A frequência central do circulador pode ser controlada pela mudança na energia de Fermi do grafeno. Por fim, foi feito uma comparação entre o modelo numérico e analítico do dispositivo, através das ferramentas citadas.