等離激元的案例
Photonics | 等離激元納米天線揭示細菌酶分子振蕩
由于BHQ分子的強吸收峰與金納米棒的
等離激元共振峰
重疊，因而，BHQ分子會通過共振調控減小金納米棒的散射截面，從而降低金納米棒的散射強度（
也就是金納米棒
的散射強度被BHQ分子的吸收峰有效抑制）。具體來說，當BHQ分子遇到細菌外膜囊泡釋放的
偶氮還原
酶分子時，BHQ分子的
偶氮雙鍵
會被偶氮還原酶分子切斷，使得BHQ分子不再具有強吸收峰，此時，被抑制的金納米棒的散射強度得到恢復，從而得知有偶氮還原酶分子出現。等離激元光學納米天線再將探測到的偶氮還原酶分子信號以光信號形式發射出去，完成了細菌酶分子釋放規律的實驗探測。
圖1：(a) 等離激元光學納米天線探測細菌酶分子振蕩的示意圖。(b) 具有不同共振峰的等離激元光學納米天線探測細菌酶分子的暗場圖。(c) 細菌外膜囊泡示意圖。(d) 細菌通訊過程中酶分子振蕩和振蕩耦合示意圖。(e) 等離激元光學納米天線對外膜囊泡釋放的酶分子進行光學探測的機制。
實驗中，他們將所構建的等離激元光學納米天線放置于細菌生存環境中，根據等離激元光學納米天線散射光譜強度的變化，分別對單個大腸桿菌和金黃色葡萄球菌外膜囊泡釋放的偶氮還原酶分子進行了持續實時探測。外膜囊泡釋放到周圍環境后，周圍滲透壓的改變和等離激元光學納米天線的局域光熱效應會促進外膜囊泡的破裂，使得酶分子釋放而被等離激元光學納米天線探測到。實驗表明，這種等離激元光學納米天線的探測時間長（長達數小時至數十小時）、探測靈敏度高（單分子級別）、穩定性好（無光漂白）、具有遠距離探測能力（距離細菌表面達到
3 μm
）。
圖2：(a) 等離激元光學納米天線實現單細菌遠距離酶分子探測示意圖。(b) 等離激元局部光熱效應促進OMVs釋放酶分子實現探測的示意圖。
展開 通過仿真分析電磁表面波
金屬薄膜中的表面等離激元
盡管模擬體金屬-介電界面中的表面等離激元可以作為表面等離激元傳播和色散的很好的示例，但這是一個相當簡單并且在物理上無趣的示例。在本節，我們將介紹一個更有趣的案例，即由介電層覆蓋的金屬薄膜。在這種系統中，頂面和底面都支持表面等離激元。如果金屬膜足夠薄，那么頂面的表面等離激元和底面的表面等離激元之間的耦合將導致模式雜化。其結果是形成對稱和反對稱模式。這種情況下的物理場類似于耦合機械諧波振蕩器的物理場。在這種特殊情況下，我們模擬了 12 nm 鋁膜，周圍環繞著折射率為 2 的 4 nm 介電層。使用邊界模式分析 研究步驟，我們在色散曲線中發現了兩個表面等離激元分支。Q 因子較大的上分支是對稱模式，而 Q 因子較小的下分支是反對稱模式。
模擬表面等離激元在兩個介電薄膜之間的鋁薄膜上的傳播。鋁膜頂面和底面中表面等離激元的雜化形成對稱（左）和反對稱（右）模式。
模擬的夾在兩個介電薄膜之間的鋁薄膜上的表面等離激元色散。兩個分支顯示了對稱（上分支）和反對稱（下分支）模式。
雖然在這里沒有展示，但我們可以通過仔細匹配每個接口的邊界條件來分析推導出這種系統中的表面等離激元色散。隨著系統的幾何形狀變得更加復雜，推導很快就會變得繁瑣。使用 COMSOL? 模擬表面等離激元的優勢在于它非常靈活，無論幾何組成多么復雜，都可以在軟件中計算表面等離激元色散。
新型 2D 材料中的表面等離激元
隨著電子行業向小型化發展，2D材料越來越受歡迎。在之前的文章中，我們介紹了如何在高頻電磁學中對一種2D材料（石墨烯）進行建模。事實證明，2D 材料，如石墨烯，也可以支持表面等離激元。畢竟，具有高導電性的石墨烯表現得像金屬。主要區別在于貴金屬通常在可見光或紫外范圍內具有等離子體頻率，這意味著金屬在光學頻率下支持表面等離激元。
展開 Nature子刊：一項國家重大儀器項目獲重要進展！
近日，該重大儀器項目在基于超快光電子顯微鏡技術實現表面等離激元的多維度探測方面取得重要進展，相關成果于2018年11月19日發表在《自然·通訊》雜志。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-018-07356-x
基于金屬納米粒子的局域表面等離激元因其高局域強度、小局域尺度、高靈敏度等特點，被大量應用在不同領域。但是，幾個飛秒的超短模式壽命(dephasing time)大大限制了其應用的廣泛性和實用性。該工作設計的多層結構實現了局域表面等離激元和傳播表面等離激元的強耦合。動態數值模擬結果也清晰地證明在強耦合下局域表面等離激元模式和傳播表面等離激元模式之間的能量交換。
近場方面，光電子顯微鏡對表面等離激元模式進行直接成像，大大突破了原有的遠場探測技術的限制，并且結合不同激發光源，實現不同維度的探測。結合波長可調的激光光源，光電子顯微鏡在頻域記錄下表面等離激元模式隨波長變化的強度演化過程如下圖所示。結合超快泵浦探測技術，光電子顯微鏡在時域記錄下表面等離激元模式隨時間變化的演化趨勢。
該工作更加深入并直觀地探測強耦合體系中的能量轉換過程，并通過強耦合中失諧量的改變實現模式壽命的操控，相較于未耦合的局域表面等離模式，強耦合的模式壽命由6飛秒(10-15秒)提高到10飛秒。這一研究成果對進一步發展基于表面等離激元的人工光合成、生物傳感等應用具有重要的指導價值。
此研究是由北京大學和日本北海道大學共同合作完成，北京大學物理學院博士生楊京寰和重大儀器項目的國際合作者、北海道大學助理教授孫泉為該文章的共同第一作者，龔旗煌和北海道大學Misawa教授為共同通訊作者。
展開 Light | 新型自修復柔性微波波導
基于自修復彈性體和可拉伸人工表面等離激元超材料的新型波導相關機理如圖1所示。研究團隊基于動態亞胺鍵設計了一種兼具高強度、良好柔韌性以及室溫自修復能力的彈性體基底。與其他線性結構自修復材料不同，該基底因其自身動態三維交聯網絡結構而具有較低的蠕變性，從而保證了射頻器件形態的長期穩定性。將該基底在室溫下完全切斷后再將斷面拼接，其可在24小時內恢復至原有力學強度。同時，由于環氧基團的存在，該基底與金屬結構表面之間具有良好的黏合力，這極大地方便了器件的制造與組裝。
圖1. 自修復柔性可拉伸人工表面等離激元波導示意圖。
在實際應用中，破損后處于動態變化的彈性基底或許不能實現平整完美的裂口修復效果，自修復過程本身也需要一定的時間。為了時刻維持無線通信質量，需要射頻器件結構本身也具備抗損壞、抗變形的性能。為此，研究團隊提出了一種基于可拉伸蛇形金屬結構的新型人工表面等離激元波導結構，該波導結構在不犧牲電磁性能的前提下展現出了優異的拉伸、扭曲性能。與傳統平面微波傳輸線相比，得益于人工表面等離激元獨特的場分布，該波導對金屬結構和基底的損傷變形有著更高的耐受能力。自修復材料可實時修復損傷維持器件結構的力學強度，而人工表面等離激元結構可在損傷變形的情況下維持良好的電磁性能，二者的特性相輔相成互為補充，從而實現了極佳穩定性和耐久性的新型微波波導。
作為功能驗證，研究團隊制造了自修復柔性可拉伸人工表面等離激元波導，并進行了相應測試（圖2）。
圖2. 自修復柔性可拉伸人工表面等離激元波導及性能測試。
測試結果證明，即使發生結構破損并彎折、扭曲變形，該新型波導仍能維持可靠的電磁波傳輸，而且在自修復完成后，電磁波傳輸性能幾乎可以恢復至初始狀態。同時，利用軟件無線電模擬柔性可穿戴電子系統并搭建了一個人體網絡測試環境。
展開 
“三合一”石墨烯基太赫茲探測器問世 該設備可用于醫療研究與宇宙探索
為此，探測器材料需要支持特種“緊湊波”——所謂的等離激元。從理論上來說，在波的諧振下，這種探測器的效率會得到進一步提升。
但實現這種探測器比預期更難。原因在于：在大多數半導體材料中，由于電子與雜質的碰撞，等離激元會快速衰減。石墨烯被認為可解決問題，但其還不夠潔凈。
在最新研究中，科學家解決了這個問題。他們制造了一個光電探測器，由封裝在氮化硼晶體之間的雙層石墨烯組成，并與太赫茲天線發生耦合。在這個“三明治”結構中，雜質被逐出石墨烯薄片之外，使等離激元更自由地傳播。被金屬鉛束縛住的石墨烯片形成了一種等離激元諧振器，而石墨烯的雙層結構使波速可在一個寬范圍內調諧。
新設備實際上也是尺寸僅為幾微米的太赫茲光譜儀，可通過電壓調諧控制諧振頻率。此外，它還可用于基礎研究：在不同頻率與電子密度下測量探測器中的電流，展示出了等離激元的特性。
論文合著者之一、莫斯科物理技術學院光電二維材料實驗室負責人多米特瑞·斯凡特斯弗表示：“所有這些設備之前都有，但我們將同樣的功能打包到了十多立方微米的體積中。”
展開 國家納米中心唐智勇Adv. Mater. 綜述：磁圓二色譜在納米材料領域的應用:深入理解和調控激子和
MCD在等離激元納米結構中的應用
4.1. 結構-磁等離激元光學活性關系的闡明
在分子尺度上，MCD信號的線形對直接影響電子能級簡并性的幾何變化非常敏感。最近，對具有獨特SPR特性的貴金屬納米粒子的MCD研究表明，納米尺度的MCD活性源自相同的對稱原理。
圖6. 金納米棒的MCD表征
分散的金納米棒的a) MCD光譜和b) 吸收光譜；
c) 金納米棒的短軸SPR和長軸SPR模式的對稱性示意圖；
d) 長徑比和組裝構象調控導致的金納米棒體系結構因子對磁等離激元CD信號的作用；
4.2. 表征分子-貴金屬納米粒子雜化體系中的激子-等離激元耦合作用
圖7. Au@Ag核-殼納米棒MCD光譜
a) 花青染料JC1的吸收光譜(插圖顯示了JC1染料的分子結構以及J聚集體的激子示意圖)；
b)不同長徑比的核-殼結構Au@Ag納米棒的實驗(實線)和理論(虛線)吸收光譜；
c) Au@Ag核-殼納米棒/J-聚集體雜化結構的MCD光譜；
d)由于J聚集體激子和納米棒等離激元之間的耦合作用而產生的上/下激發態的示意圖(插圖顯示了J聚集體的分子結構)；
e)雜化結構與核-殼結構Au@Ag納米棒在上(紅方形)/下(藍方形)激發態位置的MCD強度比隨激子和等離激元之間能量差的變化趨勢。
【總結】
綜上所述，MCD仍將是研究納米光學材料不可忽視的專業光譜學方法。
展開 南京大學PNAS：提高電池安全性，金屬鋰原位觀測重要進展！
近日，南京大學現代工程與應用科學學院朱嘉教授課題組在基于等離激元效應的原位探測金屬鋰沉積方面取得重要進展，相關成果以《In operando plasmonic monitoring of electrochemical evolution of lithium metal》為題2018年10月15日發表在PNAS (doi/10.1073/pnas.1808600115)。
文章鏈接：
www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1808600115
隨著電子便攜設備及電動汽車的迅速發展，研究并開發高能量密度的鋰電池材料尤為關鍵。金屬鋰的理論容量可達商用石墨負極的10倍，從而有望成為下一代儲能器件的負極材料。然而在循環過程中，鋰離子的沉積非常不均勻，會形成金屬鋰枝晶，造成電池的短路和大量的副反應，從而導致循環壽命變短，易引發火災爆炸等安全問題，阻礙了其商業化生產應用。因此，為了解決鋰枝晶的問題，有效并且準確地觀測金屬鋰的沉積過程進而改善電池的性能，顯得尤為關鍵。但是由于金屬鋰化學性質非常活潑，常規的表征方法很難在納米尺度實時探究電池中金屬鋰負極的沉積過程以及形貌演變。
朱嘉教授課題組發展了基于等離激元效應的金屬鋰原位觀測技術。通過電池設計，利用選擇性電化學沉積，通過理論計算與原位實驗建立金屬鋰沉積形貌與反射光譜之間的直接關聯性：在有序金屬鋰顆粒生長的情況下，由于尺寸依賴的局域等離激元共振與wood異常的耦合，反射光譜呈現明顯的反射谷；相反，無序鋰枝晶由于光散射和耦合，具有寬譜的光學吸收特性，致使反射曲線在可見近紅外波段范圍內整體平滑并且反射率低于10%。
展開 《Chem. Mater.》透明木材納米復合材料的便捷加工，具有結構顏色的等離子納米顆粒
Berglund
教授
團隊用金和銀鹽對脫木素的木材浸漬，這是通過微波輔助合成原位還原為等離激元納米顆粒。
透明生物復合材料由具有結構顏色的承重材料形式的含納米顆粒的木材制成。
著色源自納米粒子表面等離激元，其需要低尺寸的分散性和粒子分離。脫木素的木材充當綠色還原劑和納米顆粒所附著的增強支架，從而預先設計了它們在纖維“管”表面上的分布。
使用掃描透射電子顯微鏡（
STEM），能量色散光譜（EDS）和拉曼顯微鏡對納米級結構進行研究，以確定粒徑，粒徑分布以及結構與性質之間的關系。光學特性，包括對偏振光的響應，是特別令人關注的。
相關論文以題為
Facile Processing of Transparent Wood Nanocomposites with Structural Color from Plasmonic Nanoparticles
發表在《
C
hemistry of Materials
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
（a）結構化的TW處理的示意圖：脫木質的木材中浸入了金屬鹽（銀或金），這些金屬鹽通過微波輔助合成原位還原成等離子體納米顆粒。然后將含納米顆粒的基材浸入單體中，并固化成具有結構顏色的TW復合材料。（b）輕木，脫木素的基材，銀的基材，金的基材，（c）Ag-TW和（d）Au-TW的照片。
圖
2. Ag-TW和Au-TW的光學特性：
（a）總透射率和（b）偏振分裂比。（c）Ag-TW和Au-TW的照片，下面有可見的文字。（d）垂直和平行取向的偏振透射率測量的樣品設置。
圖
3.
（a）木質結構圖，綠色正方形突出顯示了感興趣的區域。
展開 016 - COMSOL光纖-銀納米線波導之間高效耦合（僅包含模型文件） ￥26
016 - COMSOL光纖-銀納米線波導之間高效耦合（僅包含模型文件，26元）
基本介紹：
主要內容：根據發表在Nano Letters上的論文《Highly Efficient Interfacing of Guided Plasmons and Photons in Nanowires 作者：Xuewen Chen等》，重復了圖1；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)；
計算所需的內存：8 GB；
涉及的內容：全局參數、端口、完美匹配層、自定義網格、邊界模式分析、對數據集操作-旋轉、派生值-積分 等；
繪制了：軸向剖面上的瞬時磁場分布、橫截面上的磁場模式分布；
注意：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，將銀納米線（MW）和光纖（DF）端對端接觸在一起，模擬兩種情況下的耦合效率：（1）銀納米線上的表面等離激元波導耦合到光纖中；（2）光纖中的波導耦合到銀納米線上的等離激元
銀納米線和硅介質波導的半徑分別為164nm和342nm。波長為633nm。
在軟件中采用二維軸對稱進行模擬。
計算的內容和結果：
1、銀納米線→光纖的耦合。上圖：文獻中的結果；下圖：本案例的結果 ??
2、光纖→銀納米線的耦合。上圖：文獻中的結果；下圖：本案例的結果 ??
3、光纖中的模式(k)和銀納米線波導的模式(l)。左圖：文獻中的結果；右圖：本案例的結果 ??
再次提醒：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，也不附帶答疑指導。
展開 《Chem. Mater.》透明木材納米復合材料的便捷加工，具有結構顏色的等離子納米顆粒
Berglund
教授
團隊用金和銀鹽對脫木素的木材浸漬，這是通過微波輔助合成原位還原為等離激元納米顆粒。
透明生物復合材料由具有結構顏色的承重材料形式的含納米顆粒的木材制成。
著色源自納米粒子表面等離激元，其需要低尺寸的分散性和粒子分離。脫木素的木材充當綠色還原劑和納米顆粒所附著的增強支架，從而預先設計了它們在纖維“管”表面上的分布。
使用掃描透射電子顯微鏡（
STEM），能量色散光譜（EDS）和拉曼顯微鏡對納米級結構進行研究，以確定粒徑，粒徑分布以及結構與性質之間的關系。光學特性，包括對偏振光的響應，是特別令人關注的。
相關論文以題為
Facile Processing of Transparent Wood Nanocomposites with Structural Color from Plasmonic Nanoparticles
發表在《
C
hemistry of Materials
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
（a）結構化的TW處理的示意圖：脫木質的木材中浸入了金屬鹽（銀或金），這些金屬鹽通過微波輔助合成原位還原成等離子體納米顆粒。然后將含納米顆粒的基材浸入單體中，并固化成具有結構顏色的TW復合材料。（b）輕木，脫木素的基材，銀的基材，金的基材，（c）Ag-TW和（d）Au-TW的照片。
圖
2. Ag-TW和Au-TW的光學特性：
（a）總透射率和（b）偏振分裂比。（c）Ag-TW和Au-TW的照片，下面有可見的文字。（d）垂直和平行取向的偏振透射率測量的樣品設置。
圖
3.
（a）木質結構圖，綠色正方形突出顯示了感興趣的區域。
展開 comsol光電初學者案例
初學者對于comsol一開始怎么學習怎么入門，從哪方面入手等不是很清楚，自己盲目的學習有時候會浪費很多時間，可能效果一般，下面是comsol的仿真案例及軟件的基本操作方向，初學的同學可以參考以下內容
COMSOL 仿真實踐(RF 及波動光學模塊案例 Step by step 詳解)：
1、光子晶體能帶分析、能譜計算、光纖模態計算、微腔腔膜求解；
2、類比凝聚態領域魔角石墨烯的 moiré 光子晶體建模以及物理分析
3、傳播表面等離激元和表面等離激元光柵等
4、超材料和超表面仿真設計，周期性超表面透射反射分析;
5、光力、光扭矩、光鑷力勢場計算；
6、波導模型：表面等離激元、石墨烯等波導模型的本征模式分析，以及利用數值端口求解各種
類型波導的傳輸效率；
7、光-熱耦合案例；
8、天線模型；
9、二維材料如石墨烯建模；
10、基于微納結構的電場增強生物探測；
11、散射體的散射,吸收和消光截面的計算;
12、拓撲光子學：拓撲邊緣態和高階拓撲角態應用仿真；
13、二硫化鉬的拉曼散射;
14、磁化的等離子體、各向異性的液晶、手性介質的仿真；
15、光學系統的連續譜束縛態；
16、片上微納結構拓撲優化設計(特殊情況下，
如何利用二維系統來有效的優化三維問題)：反設計片上透鏡，偏振分束器；
17、形狀優化反設計：利用形狀優化設計波導帶通濾波器；
18、非厄米光學系統的奇異點：包括 PT 對稱波導結構和光子晶體板系統等；
19、微納結構的非線性增強效應，以及共振模式的多極展開分析；20、學員感興趣的其他案例；
軟件操作COMSOL 軟件入門 仿真框架建立及軟件基本操作
1、初識 COMSOL 仿真
目標：以多個具體的案例建立 COMSOL 仿真框架，建立 COMSOL 仿真思路，
熟悉軟件的使用方法；
2、COMSOL 軟件基本操作
2.1 參數，變量，探針等設置方法
2.2 幾何建模
展開 
如何解決淡水問題？且看海水淡化材料的神通！
圖5 太陽能光蒸汽雙層膜結構（Nature Communications, 2014 5:4449）
（2）等離子體激元材料：是指在激光共振照明下，等離子體激發的電子在朗道阻尼機制下進行非輻射的衰減，并通過電子-電子和電子-聲子散射過程將其能量重新分配，使光吸收率接近100%。2016年，南京大學朱嘉團隊利用等離激元增強效應實現了高效太陽能海水淡化（能量傳遞效率~90%，淡化前后鹽度降低4個數量級）。該研究發現，三維鋁顆粒等離激元黑體材料是實現高效率太陽能海水淡化的絕佳體系（圖6：Nature Photonics，DOI: 10.1038/NPHOTON.2016.75）。該團隊微結構光子學設計引入太陽能光蒸汽轉化材料中，發展了獨特的基于多孔氧化鋁模板納米顆粒自組裝方法，實現對太陽光的寬譜高效吸收（Sci Adv, 2016, 2: e1501227）。從以上的研究看，二維薄膜材料占據了海水淡化的半壁江山，但三維材料是否更有優勢？2018年，阿卜杜拉科技大學Peng Wang教授介紹了一種3D光熱結構，能夠回收2D光熱材料中的大部分損失的能量，從而打破了2D材料的能量極限。通過有目的地從周圍空氣中收集熱量，進一步改善了3D光熱材料的太陽能蒸汽產生率，有高達2.04 kg /m2/h的蒸汽產生率。
圖6 用于海水淡化的表面等離子基元示意圖（Nature Photonics，DOI: 10.1038/NPHOTON.2016.75）
【小結】
隨著技術的進步和研究的進一步深入，借助各種外界環境能量，蒸汽蒸發速率有望可以進一步提升。
展開 Lumerical案例 | 一種超高效率集成等離子體鈮酸鋰電光馬赫-曾德爾調制器
長程表面等離激元技術有望在LN基板和金屬帶線的材料界面處實現電場與光場的強限制。初步研究顯示其調制效率達0.23Vcm，電光調制帶寬受限于固有阻抗失配為3GHz。迄今，在TFLN MZMs中同時實現超緊湊占用面積、高調制效率與大電光帶寬仍難以實現。相比之下，采用金屬-絕緣體-金屬結構的等離子體槽波導（PSW）不僅能實現優異的電場——光場限制與重疊，其帶寬更可延伸至太赫茲頻段。然而，如何構建兼具高效率與寬帶寬的PSW TFLN MZM仍屬未開發領域。
在本研究中，我們通過利用具有強電場與光場限制特性（低于光學衍射極限）的PSW，實驗性地演示了等離子體TFLN強度調制器。我們實現了創紀錄的0.070Vcm調制效率——較傳統介質波導TFLN調制器降低兩個數量級，并在僅15微米的超短長度下實現了超過110GHz的電光帶寬。基于該新型等離激元槽式TFLN調制器，我們成功實現110Gbaud BPSK信號傳輸，其比特誤碼率(BER)達2.5×10??，能耗僅為0.82pJ·bit?1。該等離激元MZM首次將LN固有的大、快速Pockels EO系數與納米尺度PSW中前所未有的增強光-物質相互作用相結合。此類新型器件及其卓越性能，非常適合用于未來高速、高密度光子集成系統，可應用于光計算、光通信或光傳感功能。
2.結果
2.1器件設計與制備
所提出的等離子體TFLN調制器由兩個PSW-LN移相器構成，其采用馬赫-曾德爾干涉布局嵌套排列（圖1a）。我們采用推挽驅動方案，向兩個移相器臂施加等幅反相射頻信號，從而有效抑制電光調制中的chirp效應，實現比單移相器高兩倍的調制效率。該PSW利用Au-LN界面間的表面等離激元，實現電場與光場的強限制與重疊，從而顯著提升調制效率，其增強效果可通過公式量化描述。
展開 第一屆超材料大會在西安成功舉辦！
大會議題包括：電磁、太赫茲、光學、力學、聲學、熱學超材料，超材料測試與加工技術、超材料應用技術，超表面、等離激元、光子晶體、吸波材料、分級微納超結構等。另外，大會面向碩士和博士研究生設置了研究生論壇；邀請科研院所、科技型企業等發布超材料應用需求，開展技術推介。
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座無虛席
繁忙的前期準備工作
展開 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。
1. 為結構布置
2. 建立的模型
二、參數設置
3. 三維FDTD仿真區域設定
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。
5. 設置好的結構俯視圖
6. 該設置下的內存需求
三、結果圖
7. 縱面場強
8. 空氣、大環交界面
9. 大環、小環交界面
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。
最后,有相關需求歡迎公眾號"320科技工作室"
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