امروزه، موجبرهای پلاسمونیک که میتوانند نور را در مقیاس زیر طول موج محصور و هدای ت کنند، یکی ا ز مولفههای ضروری مدارات مجتمع فوتونیک هستند. در این رساله، شبیه سازی طراحی انواع موجبرهای پلاسمونیک هیبرید برپایه گرافن، برانگیختگی و انتشار پلاسمون پلاریتونهای سطحی در فصل مشترک گرافن و دیالکتریک با استفاده از امواج الکترومغناطیسی در محدوده طیفی فروسرخ دور (~THz) و فروسرخ میانی (~10 THz) با استفاده از نرمافزار قدرتمند کامسول مولتیفیزیک و متلب صورت گرفته است. در همین راستا دو ساختار موجبر پلاسمونیک هیبرید بر پایه گرافن (GHPWs) در ناحیه فروسرخ دور با فرکانس 3 THz و در ناحیه فروسرخ میانی، سه ساختار متفاوت از جمله: موجبر پلاسمونی ک هیبرید دیالکتریک گرافن متقارن (SGDHPW) در بازه فرکانسی 20-40 THz ، موجبر پلاسمونی ک هیبرید بر پایه گرافن به عنوان مدولاتور در بازه فرکانسی 10-30 THz و نانوموجبر پلاسمونیک دیالکتریک هی بری دی گرافن (GHDPNW) در ناحیه فرکانسی 10-50 THz طراحی کردیم که هرکدام ترکیبی از ورقه گرافن، لایه و زیرلایههای دیالکتریک مختلف با مواد ضریب شکست بالا و ضریب شکست پایین می باشند را در نظر گرفتهایم. برای هر کدام از این موجبرها، چگالی انرژی پلاسمون پلاریتونهای سطحی را با تغییر ابعاد لایههای دیالکتریک مورد نظر و تنظیم انرژی فرمی گرافن بهدست آوردیم و دیدیم که با اینکار میتوان میزان محصورشدگی مُدهای پلاسمونهای سطحی را بهبود بخشید. ویژگیهای انتشاری مُدهای SPPs از جمله مولفه حقیقی ضریب شکست مؤثر موجبر Re(𝑁𝑒ff) ، طول انتشار 𝐿spp ، ضریب عملکرد FOM موجبر و ناحیه مُد بهنجار شده A را نسبت به ابعاد لایهها و زیرلایههای مواد دیالکتریک، نسبت به فرکانس موج اعمال شده، نسبت به انرژی فرمی گرافن و همچنین نسبت به نوع مواد مختلف دیالکتریک با استفاده از روش عددی المان محدود (FEM) در محیط کامسول بهدس ت آوردیم. نتایج بهدست آمده از شبیهسازی، نشان میدهد که با تغییر پارامترهای هندسی ساختار، انتخاب مواد مناسب دیالکتریک و همچنین با تنظیم پتانسیل شیمیایی گرافن موجبرهای پیشنهادی می توان طول انتشار بسیار طولانی، اتلاف بسیار کم، عملکرد و کارایی بالا و محصورشدگی قوی نور نسبت به موجبرهای پلاسمونیک مشابه را بهدست آورد. بهمنظور نشان دادن کارایی موجبر و اعتبار مدلسازی و همچنین کاربرد موجبر بهعنوان مدولاتور، ضرایب عبور و اتلاف را در محدوده فرکانسی 10-30 تراهرتز در انرژی فرمیهای مختلف گرافن بهدست آوردیم و نشان دادیم که با اعمال ولتاژگیت به گرافن و تنظیم انرژی فرمی آن، میتوان میزان ضریب عبور موجبر را بهبود بخشید و ضریب تضعیف آن را کاهش داد. بنابراین انتظار میرود با توجه به طول انتشار نسبتاً طولانی، اتلاف پایین و محصورشدگی قوی نور، ساختارهای پیشنهادی میتواند به عنوان یکی از مولفههای مدارات مجتمع فوتونیکی و اپتوالکترونیکی با کاربردهای گوناگون از جمله ارتباطات، مخابرات، نظامی، پزشکی و ... بهکار گرفته شود.
