表面等離子增強
關(guān)注創(chuàng)建者：琳泓comsol 創(chuàng)建時間：2021-11-08
表面等離子增強的實例教程
image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202111/8396f0457d2240159e485d79abf83458.png"></div></div><p><br></p><p><img src="https://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"> (A)(B)兩個葡萄中間放置15層的紙 (C)各包有8層紙 (D)將圖C的結(jié)果旋轉(zhuǎn)后方便觀看 </p><p><br></p><p><br></p><p> <strong>兩顆葡萄中間間隙區(qū)域產(chǎn)生了大量等離子體，聚集能量發(fā)生高溫燒蝕。那么問題來了，為什么微波爐加熱一顆葡萄不會這樣，而加熱兩顆或者兩個半顆就會出現(xiàn)這樣的狀態(tài)？</strong></p><p> </p><p> 這個奇怪的現(xiàn)象一直以來都讓科學家們很困擾，并不了解其中的原理。后來，來自于加拿大特倫特大學的哈姆扎·哈塔克（Hamza K. Khattak）、亞倫·斯萊普科夫（Aaron D. Slepkov）以及來自于加拿大康考迪亞大學的巴勃羅·比努奇（Pablo Bianucci）三位研究員把這個現(xiàn)象研究明白了，并在學術(shù)期刊《PNAS》發(fā)表了論文。
展開 這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質(zhì)界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通?？捎糜趥鞲袘?yīng)用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結(jié)構(gòu)的導模。
等離子體平均功率流圖
1. 應(yīng)用
?
亞波長光學
?
傳感
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信號傳輸
?
光學偏振器
?
彎曲波導
2. 優(yōu)勢
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VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
?
搜索具有復值模式指數(shù)的模態(tài)
?
高階插值混合向量/節(jié)點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質(zhì)交界面附近的高電場強度
?
三角網(wǎng)格尺寸能夠適應(yīng)高精度材料屬性
?
利用波導的對稱性，可以降低仿真域并把具有特定對稱性的模態(tài)作為目標
?
VFEM快速而且精確
3. 仿真描述
矢量有限元法（VFEM）模式求解器接收復介電常數(shù)材料，并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數(shù)來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結(jié)構(gòu)。
該結(jié)構(gòu)在研究中背面顯示為黑色輪廓線，中心范圍的銀由介電常數(shù)為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數(shù)是-19-j0.53[1]。該傳導結(jié)構(gòu)不僅僅有高介電常數(shù)對比度組成，同時具有較高的橫縱比，即寬度遠大于厚度。
利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合，相應(yīng)波導厚度模式的色散曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量，該分量有TM模組成并具有無限寬度結(jié)構(gòu)。
展開 這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質(zhì)界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通?？捎糜趥鞲袘?yīng)用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結(jié)構(gòu)的導模。
等離子體平均功率流圖
1.應(yīng)用
?亞波長光學
?傳感
?信號傳輸
?光學偏振器
?彎曲波導
2.優(yōu)勢
?VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
?搜索具有復值模式指數(shù)的模態(tài)
?高階插值混合向量/節(jié)點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質(zhì)交界面附近的高電場強度
?三角網(wǎng)格尺寸能夠適應(yīng)高精度材料屬性
?利用波導的對稱性，可以降低仿真域并把具有特定對稱性的模態(tài)作為目標
?VFEM快速而且精確
3.仿真描述
矢量有限元法（VFEM）模式求解器接收復介電常數(shù)材料，并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數(shù)來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結(jié)構(gòu)。
該結(jié)構(gòu)在研究中背面顯示為黑色輪廓線，中心范圍的銀由介電常數(shù)為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數(shù)是-19-j0.53[1]。該傳導結(jié)構(gòu)不僅僅有高介電常數(shù)對比度組成，同時具有較高的橫縱比，即寬度遠大于厚度。
利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合，相應(yīng)波導厚度模式的色散曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量，該分量有TM模組成并具有無限寬度結(jié)構(gòu)。
圖1 模態(tài)指數(shù)作為銀厚度的函數(shù)
對于厚度值較小的一些模式表現(xiàn)出較小的損耗，如SS0模式，其Ey分量關(guān)于x和y軸對稱。SS0模式備受關(guān)注，因為除了其較低的損耗，其坡印廷矢量與一個光纖(HE11)的基模在形狀上極為相似[1]。
SS0模式的坡印廷矢量沿軸傳輸顯示在背面；注意的是，功率在交界面的限制遠大于中心。
展開 業(yè)界正在做出巨大努力，旨在利用表面等離子體的獨特屬性，將電子器件的尺寸效率與光子學的數(shù)據(jù)效率相結(jié)合。
表面等離子體光子學的挑戰(zhàn)
表面等離子體的傳播僅在其移動幾毫米之后就會受到歐姆損耗的抑制，因此業(yè)界正在研發(fā)由石墨烯、金屬氧化物和氮化物等等離子體納米粒子構(gòu)建的等離子體學納米結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對該挑戰(zhàn)。
熱是另一項挑戰(zhàn)——它會影響等離子體信號的傳播長度和振幅。
具有合適電氣和光學屬性組合的金屬納米結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)可能可以解決這些挑戰(zhàn)。這是因為銅、銀、鋁、金等其他材料中的金屬納米結(jié)構(gòu)允許表面等離子體激元（SPP）傳播。
SPP是在金屬-電介質(zhì)界面?zhèn)鞑サ墓舱耠娮诱袷?。其會產(chǎn)生強烈的光-物質(zhì)相互作用，從而增強光電應(yīng)用中的弱光學效應(yīng)。
表面等離子體光波導
SPP可以被視為特殊類型的光波。因此，金屬互連可支持這些波在金屬-電介質(zhì)界面?zhèn)鞑?，并用作光波導?em>表面等離子體光波導。
SPP可用復波矢量表示。該矢量的虛部與SPP傳播長度成反比，而實部與約束成正比。
表面等離子體與電路設(shè)計的實際集成，取決于傳播長度和約束之間的反比關(guān)系的平衡。理想情況下，表面等離子體光波導可同時最大限度增加表面等離子體的約束和傳播長度，以獲得最佳效果。
表面等離子體激元傳播造成的耗散損耗可以通過增益放大或集成光纖等光子元件來抵消，從而產(chǎn)生混合表面等離子體光波導。
表面等離子體光波導呈亞波長模態(tài)，小于光的衍射極限。在小于光的波長下的SPP傳播方式是可能的，這一想法讓業(yè)界振奮不已，從而為能夠在光學頻率下進行納米級信息處理的芯片級器件開辟了可能性。
展開 基于comsol的石墨烯表面等離子波導分析 ￥1500
</p><p>表面等離子體激元( Surface Plasmon Polaritons,SPPs)是電磁波與金屬表面的自由電子相互耦合產(chǎn)生的沿著金屬和介質(zhì)界面?zhèn)鞑サ囊环N電磁表面波模式1習,存在于金屬膜結(jié)構(gòu)、納米型結(jié)構(gòu)阿、碳分子結(jié)構(gòu),最近發(fā)現(xiàn)存在石墨烯結(jié)構(gòu)中。入射光束的電場能夠驅(qū)動金屬結(jié)構(gòu)分界面的自由電荷(傳導電子)來回集體振蕩運動,具有限制光和電場增強的能力。同時其分布深度波長量級以下,且不再受限于衍射極限門。因此,表面等離子體可以將光限制在亞波長尺寸范圍內(nèi)進行操控,成為實現(xiàn)亞波長量級光電子器件的有效可行途徑,促進光電子器件和傳感器件性能的進一步提升。基于表面等離子體的光子學是目前國際前沿研究領(lǐng)域,憑借其優(yōu)勢吸引眾多學者參與研究。</p><p><br></p><p>本模型采用Si和SiO2做基底，表面敷設(shè)石墨烯。</p><p><br></p><p>沒有增加石墨烯的情況，13THz的波無法在模型內(nèi)傳播。 <img src="https://img.jishulink.com/images/202205/pPxZEzit6h4qdPdsWPMUc5.png"> 增加石墨烯后，在一定頻率下出現(xiàn)耦合。
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表面等離子增強的最新內(nèi)容
在過去的幾十年中，電子和光子學取得了長足的進步，顯著改進了數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。
表面等離子體光子學描述了在金屬-電介質(zhì)界面上對光信號進行納米級（十億分之一米）操作。受光子學的啟發(fā)，表面等離子體光子學利用了金屬納米結(jié)構(gòu)的獨特屬性，使得在近原子尺度下傳輸光信號成為可能。
在同一半導體芯片上集成傳統(tǒng)的光子學和電子學與表面等離子體光子學具有顯著的優(yōu)勢，可創(chuàng)造出超高速的計算機芯片和光通信器件
寫在前面
仿真、模擬、有限元分析、多物理場……這些術(shù)語是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術(shù)原理和演進趨勢，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專題，邀您一起探索仿真世界。本專題將以“一期一會”的形式，攜手各領(lǐng)域?qū)＜?，圍繞Ansys全產(chǎn)品線的技術(shù)優(yōu)勢，帶您深入解析流體、結(jié)構(gòu)、電子設(shè)計及電磁仿真、光學、光子學、半導體、自動駕駛、汽車
貴金屬材料的較大負值介電常數(shù)可用于亞波長波導結(jié)構(gòu)的設(shè)計。尤其是負介電常數(shù)使導模在金屬和正值電介質(zhì)材料之間存在一個單獨的截面。這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質(zhì)界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通?？捎糜趥鞲袘?yīng)用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結(jié)構(gòu)的導模。
概述
貴金屬材料的較大負值介電常數(shù)可用于亞波長波導結(jié)構(gòu)的設(shè)計。尤其是負介電常數(shù)使導模在金屬和正值電介質(zhì)材料之間存在一個單獨的截面。這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質(zhì)界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通?？捎糜趥鞲袘?yīng)用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結(jié)構(gòu)的導模。
等離子體平均功率流圖
1.應(yīng)用
?亞波長光學
?
在本示例中，我們使用 RCWA 求解器設(shè)計了一個斜面浮雕光柵 (SRG)，它將用于將光線耦合到單色增強現(xiàn)實 (AR) 系統(tǒng)的波導中。光柵的幾何形狀經(jīng)過優(yōu)化，可將正常入射光導入-1 光柵階次。
然后我們將光柵特性導出為 Lumerical Sub-Wavelength Model (LSWM) JSON 格式，以便在 Speos 的系統(tǒng)級仿真中對 SRG 進行建模（請參閱 "Augmented
《Interaction between plasma jet and silicone rubber covered by porous inorganic contaminants: Surface hydrophobicity
本文復現(xiàn)了論文《基于磁激元效應(yīng)的石墨烯-金屬納米結(jié)構(gòu)近紅外吸收研究》-陳浩 該篇論文中所有結(jié)果。
基于磁激元效應(yīng)的石墨烯-金屬納米結(jié)構(gòu)近紅外吸收研究.pdf
首先，模型如下
在半無窮大Ag襯底上有一層sio2，sio2上面有周期性的Ag納米顆粒，一束平面光從上往下垂直照射，作者發(fā)現(xiàn)在Ag納米顆粒上面鋪一層石墨烯，能大大提高對近紅外光波段的光的吸收。
首先 撇開石墨烯不談，這個模型是仿真超材料吸收方面的基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)
<p> </p><p>開放群：566811107（資料多，不僅限交流）</p><p>群一：836281296</p><p>群二：594368389 </p><p>群三：1080606488 </p><p>群四： 678357196 </p><p>我的qq： 209870384
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<p>開放群：566811107（資料多，不僅限交流）</p><p>群一：836281296</p><p>群二：594368389 </p><p>群三：1080606488 </p><p>群四： 678357196 </p><p>我的qq： 209870384有興趣的可以加我，交流模型。</p><p><strong
