利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果

在基于超表面的表面等離激元計算中,由于結構單元具有亞波長尺寸,而產生一些不同于射線光學的新奇性質。本篇以基于金薄膜的復雜納米孔結構為例,計算了結構在被x偏振方向的高斯光束照射后于不同平面觀測到的光場局域效果。

一、結構建模

首先是建立結構模型,結構為上方大孔,下方小孔的嵌套結構,基底為氧化硅。依次在基底上方、小孔上方、大孔上方以及縱向截面放置監視器。將高斯光波長設置為400nm,放置在結構上方,向下照射。

利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果的圖1

1. 為結構布置

利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果的圖2

2. 建立的模型

二、參數設置

利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果的圖3

3. 三維FDTD仿真區域設定

利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果的圖4

4. 對于x偏振光源下仿真邊界條件的設置,可以將x方向設置為反對稱,y方向設置為對稱邊界條件,z方向全保持為PML。

利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果的圖5

5. 設置好的結構俯視圖

利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果的圖6

6. 該設置下的內存需求

三、結果圖

利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果的圖7

7. 縱面場強

利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果的圖8

8. 空氣、大環交界面

利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果的圖9

9. 大環、小環交界面

利用Lumerical FDTD計算金屬納米孔的光場局域效果的圖10

10. 小環、基底交界面

四、總結

這種具有亞波長尺寸的結構單元可以將光局限在結構內部并難以繼續向下照射,即使下方仍然有可供光束傳播的空間。

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