这两期我们看一下衍射光栅的高阶衍射、衍射效率、反射率。
使用等离子波导模板,这期要看的就是模板这个彩图的案例:
材料库取金和银:
定义氧化铝,介电为折射率平方:
画个金底:
移动WCS到上端,画个圆柱切掉金底,圆心和半径的关系决定了这个光栅的深度是20nm:
选择两个边,改圆滑:
复制上移,材料为银,不做布尔运算:
银材料复制上移,材料为Al2O3,不做布尔运算:
氧化铝复制上移,材料为金,这回可Trim切去多余的金:
用重叠检查:
金底插入银和氧化铝:
给四个部分重命名:
各自厚度:
边界是unit cell,Z-是电,Z+是open add space,模式为两个:
扫描角放53度:
求解器计算一个频点:
仿真结束后,查看电场:
TE模:
TM模:
可见只有TM模可以激励起SPP。
从反射率我们也可以看出,TM模反射率较低,因为能量去了金属-氧化铝-金属这样的MIM三明治中。
下面我们参数扫描光栅周期和入射角,简单看看光栅激励SPP的条件。进入金底的历史树,改周期宽度:
进入边界扫描角,改成参数:
然后参数扫描:
扫描结束后,可将离散的数据点画成0D曲线:
调整格式:
也可后处理调整格式,比如固定width=130 , X轴改变theta:
最后得到这样的反射曲线,可见周期越宽,所需要的theta入射角越大,才能最好的激励出表面波模式,符合光栅的表面等离子激元的匹配条件。
参考:Preiner,M. J., Shimizu, K. T., White, J. S., & Melosh, N. A. (2008). Efficientoptical coupling into metal-insulator-metal plasmon modes with subwavelengthdiffraction gratings. Applied Physics Letters, 92(11), 113109.doi:10.1063/1.2898509
小结:
1. 光栅结构加平面波可用于激励plasmon。
2. MIM三明治结构是常用的plasmon波导。
3. Floquet端口模式对应光栅衍射的每个模式。
(内容、图片来源:CST仿真专家之路公众号,侵删)
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