这回我们不用CST软件的模板,直接开个新的项目,调制单位,输入一系列参数:
CST软件的频率范围:
画个金属方块:
再画个介质在中间:
添加新材料,硒化镉,二阶非线性:
将中间介质换成硒化镉:
用宏生成银材料:
可将材料改颜色区分:
CST软件添加平面波,场强参数化:
CST软件定义新的激励信号,这里我们要看二次谐波,所以只需要激励基础频率,就是正弦波:
这里参数N是周期个数,T是周期,我们给起始两个周期过渡:
背景添加半个波长:
边界是电和磁,这样配合平面波的极化方向,打开CST软件就能用TM模式激励出表面等离SPP。
下面我们添加E和H的监视器,位置在Z+方向接近边界处。
CST软件加密网格:
全局加密中,可不选consider PEC/lossy only, 因为我们用的都是可透过类型的材料,这样边缘加密会更好一点。
将自定义信号作为激励信号:
CST软件仿真时间就和激励信号时间一样长,不选自动采样,这样尽可能采样多一些。
开始仿真。结束后,查看探针的信号,可见后期基本稳态了。
下面我们获取稳态探针信号的傅里叶级数,这样电场磁场就可以组合成光强(intensity),不同谐波的光强都有。
先用x-Resample模板提取最后一个周期:
再用傅里叶级数对其计算,我们算到4阶谐波就可以了:
然后将电场磁场合成功率:
功率结果提取基础频率:
功率结果提取二阶谐波:
最后将两个强度对比,得到二阶谐波的生成效率:
CST软件有了这个量,下面我们对这个量进行自适应加密,重新参数扫描仿真:
添加新的参数,特殊归一化的入射场强,然后将E0与该参数和非线性材料的参数联系起来:
参数扫描:
结束后看结果:
与文献一致:
如果在CST软件中加个场监视器,可见表面等离子激元模式传播:
小结:
1. 光学中的Intensity(简写I)就是仿真中的功率。
2. 本案例的两个材料,一个是二阶非线性的硒化镉,一个是Drude模型的银。
3. CST软件的结果显示,虽然我们只激励一个频率,但是在表面等离子激元传播过程中,由于材料的非线性,生成了二次谐波,并且与激励的场强成指数关系增长。
(内容、图片来源:CST仿真专家之路公众号,侵删)
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