等離子體激元仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-05
等離子體激元仿真的實例教程
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常可用于傳感應(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)。
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 完全可以不需要任何第三方軟件（比如專業(yè)CAD，專業(yè)網(wǎng)格，專業(yè)繪圖等）而一條龍式地進行仿真任務(wù)。
然而，簡單意味著可以“無腦”嗎？
答案是：NO
相信無數(shù)新手在被“丟給”COMSOL進行仿真項目的時候都會聽到這樣話，比如“你去把這個模擬一下，下周給我結(jié)果”，‘’我看人家那個COMSOL軟件很厲害，你再去用它模擬一下看看‘’。這種極其“不負責任”的要求必定會對新手的自信造成重創(chuàng)。這是因為COMSOL往往被人誤解為非常簡單。殊不知，自認為的簡單僅僅是軟件給用戶在操作體驗上帶來的方便而已。如果你不理解你的物理模型，不懂得一些基本的數(shù)值計算的基本概念，而直接去使用COMSOL進行仿真任務(wù)，那就跟坐穿天猴去火星是一個道理。
接下來小編結(jié)合大部分人遇到的問題談一談使用COMSOL對等離子體進行仿真的困難！
1.首先我們要清楚COMSOL能仿真哪些等離子體現(xiàn)象？
這不是一個絕對的能或不能的問題。如果我們單純指comsol的等離子體模塊，那可以仿真的等離子體類型有很多。等離子體模塊的控制方程就是所謂的流體模型（即漂移擴散近似D-DA），我們知道等離子體仿真包括流體模型，粒子模型，混合模型。而流體模型針對不同的等離子體類型又有不同的‘變種’。比如常見的實驗室內(nèi)低溫等離子體反應(yīng)器如CCP,ICP，電暈，大氣壓的streamer，jet，直流輝光，這幾大類都可以使用漂移擴散的流體模型。那么對于等離子體反應(yīng)物種仿真，comsol也提供了全局模型。對于局部電場較高的情況下，提供了局部場（LFA）近似模型。
還有一類采用swarm參數(shù)的模型，比如電離系數(shù)，復合系數(shù)等均為局部電場的函數(shù)，這類模型可以使用PDE模塊。
展開 等離子體化學對等離子體建模非常重要。例如，通過反應(yīng)和碰撞才能明確等離子體中不同物質(zhì)之間的相互作用。有了這些信息，就可以計算物質(zhì)傳輸方程中出現(xiàn)的源項和傳遞系數(shù)。這篇文章，我們將介紹等離子體化學的組成部分，在哪里以及如何獲取等離子體建模的相關(guān)數(shù)據(jù)。我們還將討論制備等離子體化學的方法。
等離子體化學組件
在低電離度的低溫等離子體中，主要的物質(zhì)是
中性物質(zhì)。
這意味著電子和離子在是中性氣體背景中傳輸(它們主要與之碰撞)的。
對于我們感興趣的等離子體建模，電子的能量要比等離子體中的所有其他物
質(zhì)高得多，電子平均能量約為幾個電子伏特，背景氣體的溫度范圍在室溫到 1000 K 左右。
在許多工業(yè)反應(yīng)堆中，等離子體通過施加一個能夠?qū)㈦娮蛹铀俚娇赡馨l(fā)生電離的能量的電場來維持。在這種情況下，電子可以被認為是維持放電的主要載體，因為它們從電場中獲得能量，并在與背景氣體的碰撞中失去能量，反應(yīng)產(chǎn)物可以是中性激發(fā)態(tài)、電子和離子。激發(fā)態(tài)和離子等重物質(zhì)也會發(fā)生碰撞，導致電荷轉(zhuǎn)移、電離和離子-離子復合。在等離子體反應(yīng)器中，物質(zhì)通過擴散和遷移進行運輸，最終到達表面。需要描述與表面的相互作用。例如，假設(shè)電子在到達金屬表面時被吸收并且離子被中和到基態(tài)是正常的。
總之，等離子體化學的主要元素是物質(zhì)和性質(zhì)，包括傳輸系數(shù)、電子撞擊反應(yīng)、重物質(zhì)反應(yīng)和表面反應(yīng)。下面我們來更詳細地討論這些內(nèi)容。
電子碰撞反應(yīng)
電子碰撞反應(yīng)可分為彈性、激發(fā)、電離或附著。我們可以使用 COMSOL Multiphysics? 仿真軟件中的電子碰撞反應(yīng) 功能定義這些類型的反應(yīng)。下圖是氧氣電離反應(yīng)的設(shè)置。
圖1 模型開發(fā)器顯示了用戶定義的氬氣和氧氣混合物的等離子體化學的電子碰撞反應(yīng)功能。 設(shè)置窗口顯示了電離分子氧的電子碰撞反應(yīng)功能。反應(yīng)由電子碰撞截面指定。
展開 關(guān)鍵詞：微結(jié)構(gòu)器件；禁帶效應(yīng)；等離子體缺陷；開關(guān)調(diào)控；電磁波調(diào)制
光子晶體是一種介電常數(shù)呈周期變化的材料，通常通過調(diào)節(jié)介質(zhì)材料與空氣或其他具有折射率差異材料間的周期排列結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電磁波透射率在特定頻段下出現(xiàn)諧振現(xiàn)象，在當前的電磁調(diào)制器件開發(fā)中有著極為廣闊的應(yīng)用前景。但受限于光子晶體器件調(diào)制功能較為單一、調(diào)制靈活性較低這一問題，本文通過在現(xiàn)有光子晶體中設(shè)置等離子體二維點缺陷，利用禁帶缺陷態(tài)效應(yīng)，顯著提高了電磁調(diào)制器件的調(diào)制效率和靈活性，對于高效電磁調(diào)制器件的開發(fā)設(shè)計與有限元仿真具有一定借鑒意義。
本文主要從點缺陷和設(shè)置及電磁調(diào)制響應(yīng)Comsol仿真仿真展開，基于禁帶缺陷態(tài)調(diào)制理論，本文選擇三角形晶格結(jié)構(gòu)進行建模，選用氧化鋁為纖維棒作為微結(jié)構(gòu)介質(zhì)材料進行二維建模，氧化鋁纖維折射率為3.08，直徑為6mm，周圍環(huán)境為空氣，折射率為1。為設(shè)置二維點缺陷，在中間設(shè)置基于SiO2前提的等離子體缺陷，等離子體折射率為0.97，建模如圖1所示。
圖1（a）無點缺陷光子晶體結(jié)構(gòu)建模；（b）設(shè)置等離子體二維點缺陷結(jié)構(gòu)建模
基于上述模型建立，對于此二維結(jié)構(gòu)仿真，波源采用端口激勵，波沿Y軸傳播TE模式，電場沿著Z軸振動。為了計算結(jié)果的準確，對于此模型中的TM波，沿X軸的兩個邊界處設(shè)為完美磁導體，可以用來模擬Ｘ軸方向上無限多層。
通過物理場控制網(wǎng)格劃分后，對于原始二維光子晶體結(jié)構(gòu)在6 GHz~16.2 GHz下進行電磁仿真，仿真結(jié)果如圖2所示。仿真結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)在8~10 GHz和15.2~16 GHz下展現(xiàn)出兩個近零透過率的禁帶頻段，實現(xiàn)了較好的電磁調(diào)制。并由禁帶頻率9 GHz下電場分布解析可知，禁帶頻段下，特定波長電磁波無法透過該光子晶體結(jié)構(gòu)，進而展現(xiàn)出極低透射率。
展開 
等離子體激元仿真的相關(guān)專題、標簽、搜索
等離子體激元仿真的最新內(nèi)容
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常可用于傳感應(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
?
關(guān)鍵詞：微結(jié)構(gòu)器件；禁帶效應(yīng)；等離子體缺陷；開關(guān)調(diào)控；電磁波調(diào)制
光子晶體是一種介電常數(shù)呈周期變化的材料，通常通過調(diào)節(jié)介質(zhì)材料與空氣或其他具有折射率差異材料間的周期排列結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電磁波透射率在特定頻段下出現(xiàn)諧振現(xiàn)象，在當前的電磁調(diào)制器件開發(fā)中有著極為廣闊的應(yīng)用前景。但受限于光子晶體器件調(diào)制功能較為單一、調(diào)制靈活性較低這一問題，本文通過在現(xiàn)有光子晶體中設(shè)置等離子體二維點缺陷，利用禁帶缺陷態(tài)效應(yīng)，
等離子體化學對等離子體建模非常重要。例如，通過反應(yīng)和碰撞才能明確等離子體中不同物質(zhì)之間的相互作用。有了這些信息，就可以計算物質(zhì)傳輸方程中出現(xiàn)的源項和傳遞系數(shù)。這篇文章，我們將介紹等離子體化學的組成部分，在哪里以及如何獲取等離子體建模的相關(guān)數(shù)據(jù)。我們還將討論制備等離子體化學的方法。
等離子體化學組件
在低電離度的低溫等離子體中，主要的物質(zhì)是
中性物質(zhì)。
這意味著電子和離子在是中性氣體背景中傳輸
<p>本案例設(shè)計了一雙層石墨烯/砷化鎵光柵結(jié)構(gòu)，基于COMSOL軟件的半導體及相關(guān)模塊，模擬了石墨烯和砷化鎵之間的載流子分離和轉(zhuǎn)移異質(zhì)結(jié)區(qū)域產(chǎn)生的電磁場分布，如圖1所示，并進一步分析得到不同波長下的吸收率曲線，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/80019830f9304a1799118885f068db17.gif
2019年11月7日，Altair（納斯達克股票代碼：ALTR）宣布收購英國DEM Solutions公司，其旗下產(chǎn)品EDEM是散體物料仿真領(lǐng)域離散元方法(DEM)技術(shù)的市場領(lǐng)導者。
EDEM可應(yīng)用于物料輸送、物料破碎、物料攪拌、物料裝卸、高爐布料、固體擠壓切割、藥粉混合等領(lǐng)域，包含如下幾方向：（1）混合與分離；（2） 收縮、斷裂及凝聚；（3）顆粒的損傷和磨損；（4）固-液流的條件；（5）機器部件對顆粒碰撞的力學反應(yīng)
前 言
如今，使用COMSOL的用戶越來越多，這說明COMSOL有其獨特的優(yōu)勢。比如強大而人性化且?guī)в兄形牡腉UI，相比于那些時不時加一點代碼，各種命令行以及看不懂英文菜單的程序來講，用戶操作無疑是最方便快捷的。同時，其集成前、后處理和求解器于一體，省去了很多額外的步驟。完全可以不需要任何第三方軟件（比如專業(yè)CAD，專業(yè)網(wǎng)格，專業(yè)繪圖等）而一條龍式地進行仿真任務(wù)。
然而，簡單意味著可以
