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fdtd內(nèi)置有平面光，高斯光，模式光，全場(chǎng)散射光，這些足夠滿足大部分情況。但是在一些特殊情況中，需要在fdtd中自定義光源，比如，在fdtd中入射一個(gè)渦旋光，徑向/角向偏振光等等，這個(gè)時(shí)候就需要編寫一些代碼將光源導(dǎo)入到FDTD中。下面是我簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單在FDTD中仿真的一個(gè)渦旋光的傳播。

摘要：渦旋光束因攜帶軌道角動(dòng)量(OAM)在光通信、量子信息及超分辨顯微等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，但其傳統(tǒng)生成方法依賴體光學(xué)元件，存在體積大、效率低等問題。基于超表面的渦旋超透鏡通過(guò)亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)波前相位調(diào)控，兼具緊湊性與高性能優(yōu)勢(shì)。本文基于Lumerical FDTD仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一種高效生成拓?fù)潆姾蓴?shù)可調(diào)的渦旋超透鏡。

如下圖，作者制作了一排鋯硅納米柱，在其中摻雜熒光染料，隨后用顯微鏡聚焦渦旋光在納米柱一側(cè)，觀察到熒光分子被激活且熒光向著一側(cè)單向輻射。有兩點(diǎn)需要說(shuō)明，第一個(gè)作者在仿真中使用的是偶極子光來(lái)近似等效聚焦渦旋光，第二點(diǎn)是作者的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象我覺得也并不明顯是單向輻射，盡管他的仿真很明顯。

隨著微納加工技術(shù)的飛速發(fā)展，二維叉形光柵的制備精度與性能不斷提升，不僅能實(shí)現(xiàn)單一拓?fù)浜傻?em>渦旋光束輸出，還可通過(guò)級(jí)聯(lián)或復(fù)用設(shè)計(jì)生成多通道、多模式的 OAM 光束陣列。這一技術(shù)突破，極大地推動(dòng)了渦旋光束在光通信、光學(xué)操控及量子信息處理等領(lǐng)域的實(shí)用化進(jìn)程，為下一代光子學(xué)器件的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。建模任務(wù)這一期為大家介紹的案例為二維叉形光柵產(chǎn)生渦旋光陣列，如圖1所示。

comsol仿真高斯光經(jīng)過(guò)渦旋板變成渦旋光，其中渦旋板的建模要?jiǎng)狱c(diǎn)腦子comsol模型在下面的付費(fèi)內(nèi)容中

036 – FDTD納米線的光散射（僅模型文件，免費(fèi)）基本介紹：主要內(nèi)容：本案例通過(guò)matlab解析和FDTD模擬分別計(jì)算了半徑100 nm的納米線對(duì)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L(zhǎng)umerical 2020 R2；計(jì)算所需的內(nèi)存：1 GB；涉及的內(nèi)容：2D-FDTD、場(chǎng)監(jiān)視器、cross-section

基于FDTD腳本驅(qū)動(dòng)的全流程：微型球體聚合空心球殼nanojet建模、散射光場(chǎng)及散射效率曲線繪制實(shí)踐焚天神劍關(guān)鍵詞：FDTD腳本編碼，全流程，異型球體建模，nanojet散射，散射效率曲線本設(shè)計(jì)運(yùn)用FDTD腳本全流程，針對(duì)微型球體聚合的空心球殼nanojet展開深入探究。從建模著手，精心調(diào)試各項(xiàng)參數(shù)，成功搭建出精準(zhǔn)且完善的模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)了空心球殼的結(jié)構(gòu)特征。

端口、周期性條件、參數(shù)化掃描 等；繪制了：透射光的振幅和相位變化圖、透射光的電場(chǎng)分布、透射渦旋光的電場(chǎng)模和相位分布；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(dǎo)。

在之前的一篇帖子中，介紹了用comsol仿真線偏振平面光，圓偏振平面光，橢圓偏振平面光。這些都是本科階段接觸到的光源，它們有一個(gè)特點(diǎn)，就是它們的波前是平面的。到了研究生階段，就會(huì)接觸到一些特殊的光源，比如渦旋光和矢量光。

三維FDTD仿真區(qū)域設(shè)定4. 對(duì)于x偏振光源下仿真邊界條件的設(shè)置，可以將x方向設(shè)置為反對(duì)稱，y方向設(shè)置為對(duì)稱邊界條件，z方向全保持為PML。5. 設(shè)置好的結(jié)構(gòu)俯視圖6. 該設(shè)置下的內(nèi)存需求三、結(jié)果圖7. 縱面場(chǎng)強(qiáng)8. 空氣、大環(huán)交界面9. 大環(huán)、小環(huán)交界面10.

在上一篇文章中，展示了了使用FDTD自定義光源，并舉例一個(gè)渦旋光的傳播仿真。那么，其實(shí)FDTD中也可以自定幾何形貌，下面展示下隨機(jī)分布的納米團(tuán)簇。1，鋪在基板上的金納米錐團(tuán)簇，排列可以按照TEM圖來(lái)2，隨機(jī)分布的任意大小，不同形貌的金納米顆粒3，超表面結(jié)構(gòu)

關(guān)鍵詞：MATLAB，FDTD，圓艾里光束，光束設(shè)計(jì)，光學(xué)力圓艾里光束是一種具有獨(dú)特物理特性的矢量光束，具備非衍射、自加速及相位自愈等顯著優(yōu)勢(shì)，在微納顆粒操控、生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)、光鑷技術(shù)及微納器件制備領(lǐng)域應(yīng)用潛力突出。本設(shè)計(jì)運(yùn)用 MATLAB對(duì)光場(chǎng)設(shè)計(jì)，FDTD光場(chǎng)建模獲得光場(chǎng)平面，并添加微納顆粒，在不同傳播平面測(cè)量顆粒光學(xué)力分布以及光勢(shì)阱。

Y分束器是集成光子器件中一種非常重要的單元器件，它有非常廣泛的應(yīng)用，如波導(dǎo)干涉儀、調(diào)制器、光開光、光分束器等。我們可以在仿真軟件中進(jìn)行建模仿真， 如下圖所示。根據(jù)麥克斯韋方程組及FDTD求解算法，仿真空間具有邊界條件，介質(zhì)分布將在網(wǎng)格中呈現(xiàn)，添加的光源可以位于空間內(nèi)的任意位置。

此時(shí)反射系數(shù)為當(dāng)入射光垂直入射時(shí)，通常取，而且離散化PML層的電導(dǎo)率可以表示為級(jí)數(shù)形式，以為例電磁場(chǎng)在PML當(dāng)中衰減十分迅速，常規(guī)FDTD的迭代方程已不再適用，此時(shí)場(chǎng)以指數(shù)形式衰減最后得到在PML層中的FDTD迭代方程如下，此處僅以為例實(shí)際PML吸收效果如下所示，圖中顏色覆蓋即為PML層，縱坐標(biāo)即為歸一化的電場(chǎng)，可見，光入射到PML以后，隨著PML的逐層吸收

這種方法對(duì)與2D的聚焦超透鏡尚且可用，但對(duì)于3D超透鏡或者更為復(fù)雜功能的超透鏡來(lái)說(shuō)，僅通過(guò)自己手動(dòng)尋找的方法會(huì)大大增加建模的時(shí)間，如圖2所示為3D的聚焦超透鏡相位圖和渦旋超透鏡相位圖（這兩張相位圖也是直接通過(guò)FDTD腳本進(jìn)行計(jì)算和輸出的）。

另外，超透鏡除了可見光之外，還適用于傳統(tǒng)透鏡無(wú)法使用的光譜，例如紅外光、紫外光等。 此外，因?yàn)槌哥R可以采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體元件制程技術(shù)來(lái)制造，材料也跟集成電路芯片材料相關(guān)、現(xiàn)有的半導(dǎo)體制備工藝足夠應(yīng)對(duì)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，且不像傳統(tǒng)透鏡需要精細(xì)打磨、拋光，因此價(jià)格比目前的鏡頭更便宜。

捕獲CuO顆粒　　　　捕獲并標(biāo)記溶酶體　　除了捕獲特性，渦旋光束攜帶的軌道角動(dòng)量是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的量，在光通信中，渦旋光束的拓?fù)浜蓴?shù)既可以作為載體傳遞信息，也可以為信道提供全新的復(fù)用維度，從而提高空間光通信系統(tǒng)的容量。　　渦旋光束還有哪些奇特之處呢？　　1.渦旋光束有螺旋式相位結(jié)構(gòu)，光場(chǎng)中存在奇異點(diǎn)，在奇點(diǎn)處，振幅為零且相位不確定，光束傳播過(guò)程中光強(qiáng)呈現(xiàn)為環(huán)狀分布。　　

在本文件中，按照Chu等人[Opt.Express 16，19934-19949（2008）]的步驟，使用Dove棱鏡嵌入非平衡馬赫-曾德爾干涉儀來(lái)模擬基于Ince-Gaussian模式的渦旋陣列激光束的產(chǎn)生。所提出的干涉測(cè)量裝置產(chǎn)生的渦旋陣列激光束在傳播過(guò)程中，也通過(guò)聚焦，保持其光束輪廓。因此，所提出的渦旋陣列激光束在二維陣列形式的光鑷和原子阱中具有巨大的應(yīng)用前景。

等》，用Lumerical FDTD重復(fù)了其中的Fig.2(b-d)、Fig.3(a) ； 基于Lumerical FDTD Solution求解，使用的軟件版本為L(zhǎng)umerical 2016a； 計(jì)算所需的內(nèi)存：1 GB； 涉及的內(nèi)容：2D-FDTD、MIM波導(dǎo)中平面光源的使用、場(chǎng)監(jiān)視器、透射率監(jiān)視器 等； 繪制了：透射率隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系、磁場(chǎng)分布、輸出光的相位響應(yīng)