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036 – FDTD納米線的光散射（僅模型文件，免費）基本介紹：主要內容：本案例通過matlab解析和FDTD模擬分別計算了半徑100 nm的納米線對TM光的散射截面，兩者完全吻合；基于Lumerical FDTD Solution求解，使用的軟件版本為Lumerical 2020 R2；計算所需的內存：1 GB；涉及的內容：2D-FDTD、場監視器、cross-section

在散射光場模擬環節，其呈現效果與預期幾近一致，直觀展現出光與納米結構相互作用的細節。散射效率曲線繪制結果表明，不同球殼半徑在各異波長下呈現出穩定的差異規律。此項設計為納米光學研究、微納器件制備等領域提供了有力支撐，極具應用潛力。 結構設計納米球的外形輪廓如下圖左所示，預計產生的光場散射效果如右圖所示。

專題二課程通過FDTD仿真實例以及論文模擬復現的形式，帶大家使用FDTD Solutions及相關軟件構建數值建模研究的方法。多個場景案例的應用講解，學習借助FDTD在超構表面設計、超構透鏡設計、納米結構的光學特性研究、波導結構設計等多個方向的研究。 詳情請看：軟研科技微信號：XIE-Tloml

根據定義，橫截面以m的平方用于 3D 模擬和m用于 2D 模擬。 橫截面測量通常被標準化為散射物體的大小，如下圖所示。Mie 效率定義為橫截面與幾何面積的比， πr2對于球體（3D）和對2r于圓（2D），并且通常相對于尺寸參數 （2πn1/λ)，其中n1是 FDTD 區域的背景指數，對于空氣為1。將 FDTD 結果與從 mie3d 腳本獲得的分析溶液進行比較。

解決方案 中山大學發現 Ansys Lumerical FDTD 的能力與他們的研發需求高度契合：Lumerical 作為專業的模擬光學仿真軟件，有強大的設計環境，能夠為光子設計師提供具有創造性，高精確度和成本效益的設計解決方案，并能提供領先的光學設計軟件和技術服務： Ansys Lumerical FDTD 軟件仿真解決方案，提供可靠的納米級元素分析結果

在本應用示例中，展示了如何使用FDTD在保持高透射率的同時，在任意角度上最大化納米線柵偏振器的對比度。

一旦找到所需的納米棒高度，我們將運行單獨的掃描以構建作為半徑函數的近場數據庫，這之后將用于在步驟3中重建完整鏡頭的近場/遠場。我們為元原子模擬提供了兩個選項——FDTD和RCWA，并比較了它們的精度和計算時間。雖然FDTD以其在材料、幾何形狀和適用波長范圍方面的通用性和多功能性而聞名，但RCWA被認為是模擬周期性結構的非常有效的工具。

根據定義，橫截面以m2用于 3D 模擬和m用于 2D 模擬。橫截面測量通常被標準化為散射物體的大小，如下圖所示。Mie 效率定義為橫截面與幾何面積的比， πr2對于球體（3D）和對2r于圓（2D），并且通常相對于尺寸參數 （2πn1/λ)，其中n1是 FDTD 區域的背景指數，對于空氣為1。將 FDTD 結果與從 mie3d 腳本獲得的分析溶液進行比較。

拼接近場的振幅看起來與直接FDTD模擬的振幅大不相同。這可以歸因于兩種方法中使用的設置略有不同：在FDTD中使用PEC孔徑在重建方法中假設局部周期性，而在FDTD中納米棒的半徑可以相比于相鄰其他單元存在突然變化。也就是說，兩個幅度都在同一個球型場內，并且整體相位結果顯示出良好的匹配。

在本應用示例中，展示了如何使用FDTD在保持高透射率的同時，在任意角度上最大化納米線柵偏振器的對比度。 綜述 本例將計算由具有線寬W和厚度H的鋁納米線柵的玻璃襯底（n=1.4）制成的納米線柵偏振器的對比度。

STACK 仿真抗反射偏振器件 Lumerical 單行載流子光電探測器仿真方法 案例 | 使用 Lumerical STACK 求解器優化 OLED Lumerical 和 Zemax 針對 OLED 的聯合仿真 Lumerical光子晶體布拉格光纖仿真應用 Lumerical 光子集成電路之PN 耗盡型移相器仿真工作流 Lumerical 納米線柵偏振器仿真應用

第2步：單位單元仿真-高度和半徑掃描在這一步中，我們掃描納米棒的高度和半徑，并獲得其透射、相位和近場信息，從而選擇出對應所需傳輸和相位特性的納米棒高度情況，然后保存相位與光場相對于半徑的結果以供后續步驟使用。RCWA求解算法將作為單元原子模擬的推薦/補充工具引入，并與FDTD進行比較以進行驗證。

在解決實際問題的科學研究中，通過FDTD算法，可以將光的電磁進行實現數據可視化。計算電磁學提供我們大量可信賴的仿真模擬數據，大大提高了人們的研發效率，加快了人類科技發展進程。

因此，我們第一步要做的便是對不同結構參數下的超透鏡單元進行仿真模擬，并輸出其掃描相位結果，如圖1所示為簡單的矩形介質結構超表面通過腳本掃描得到的結果。在這一過程中，通常需要點監視器、面監視器以及其他監視器的協同，并通過腳本或者FDTD自帶的掃描功能對相位結果進行輸出。

在FDTD計算中，共形網格技術可以處理曲線邊界、不規則形狀等復雜情況，可以實現對復雜幾何形狀的精確建模和模擬，提高了模擬結果的準確性和計算效率。目前共形網格技術已經發展出多套理論和方法，對于該技術，在此簡單地介紹兩種以作了解。3.4 介質體平均介質體平均是共形網格技術當中基本的方法之一，其在網格當中以各種介質所占據的體積來計算該網格的等效材料常數。

因該安德列夫態可在量子化甚至非阿貝爾編織操作上模擬真實的馬約拉納，又稱為“準馬約拉納零能模”。 最近，在大幅提高InAs-Al納米線材料和器件質量后，該團隊與張浩課題組合作觀測到量子化零偏壓電導峰（圖2）。該電導峰在量子化附近（5%精度范圍內）形成一個電導平臺。這是首次觀測到隨三個實驗參數變化（磁場和兩個門電極）都可形成平臺的“量子化島”。實驗結果同馬約拉納或準馬約拉納的預言吻合。

037 – COMSOL納米線的光散射（僅模型文件，免費）基本介紹： 主要內容：本案例通過matlab解析和COMSOL模擬分別計算了半徑100 nm的納米線對TM光的散射截面，兩者完全吻合； 基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.4 (5.4.0.225)； 計算所需的內存：4 GB； 涉及的內容：自定義方程、組件耦合

2.2FDTD仿真方法與結構設計研究采用3D時域有限差分（FDTD）電磁仿真技術（Ansys Lumerical FDTD模擬套件）作為主要研究工具，該方法能夠精確求解麥克斯韋方程組，捕捉亞波長尺度的電磁場分布，特別適合處理多層薄膜結構中的光干涉和外耦合效率。

Lett. 28, 1302-1304 (2003); 3D FDTD仿真要模擬的關鍵部件是來自參考文獻[1]的線性錐形硅波導（160 nm至500 nm寬度變化超過100 um長度，250 nm高度），它埋在二氧化硅波導中（注意：使用的尺寸減小了（1.5 umx1.5 umx105 um），以便達到更快的模擬時間）? 為了精確模擬線性錐形硅波導，錐形的網格尺寸應該要設置密度大一些

Lett. 28, 1302-1304 (2003);3D FDTD仿真要模擬的關鍵部件是來自參考文獻[1]的線性錐形硅波導（160 nm至500 nm寬度變化超過100 um長度，250 nm高度），它埋在二氧化硅波導中（注意：使用的尺寸減小了（1.5 umx1.5 umx105 um），以便達到更快的模擬時間）□ 了精確模擬線性錐形硅波導，錐形的網格尺寸應該要設置密度大一些