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CST仿真实例: 表面等离子极化激元SPP --- 一维光栅耦合 - MIM结构,TM模激发

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-09-29 | 749 次浏览 | 分享到:

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:

           

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材料库取金和银:

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定义氧化铝,介电为折射率平方:

 

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画个金底:

 

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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:

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选择两个边,改圆滑:

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复制上移,材料为银,不做布尔运算:

 

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银材料复制上移,材料为Al2O3,不做布尔运算:

 

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氧化铝复制上移,材料为金,这回可Trim切去多余的金:

 

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用重叠检查:

 

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金底插入银和氧化铝:

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给四个部分重命名:

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各自厚度:

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边界是unit cell,Z-是电,Z+是open add space,模式为两个:

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扫描角放53度:

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求解器计算一个频点:

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仿真结束后,查看电场:

 

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TE模:

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TM模:

 

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可见只有TM模可以激励起SPP。

 

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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。

 

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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:

 

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进入边界扫描角,改成参数:

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然后参数扫描:

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扫描结束后,可将离散的数据点画成0D曲线:

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调整格式:

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也可后处理调整格式,比如固定width=130 , X轴改变theta:

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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。

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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:

.  光栅结构加平面波可用于激励plasmon。

.  MIM三明治结构是常用的plasmon波导。

.  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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