基于表面等离激元的MIM结构

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plasmonics

#1

在重复这个帖子 基于等离子体表面激元(SPP)的MIM结构波导的光源选择,可以直接使用模式光源中的基础TM模光源来激发吗? 中论文的结果时遇到了一些问题:

文献中纳米腔折射率对两种模式的影响如上图;自己重复出的图如下

发现曲线第一个峰的峰值波长和峰值大小都和文献接近,但是第二个峰除了蓝色的,其余两个都明显比文献中的要大

plasmonic waveguide filter_Mod.fsp (3.3 MB)

银的材料采用 plasma model ;具体的设置按照文献中的为 ε∞ = 3.7, ωp = 9.1 eV, and γ = 0.018 eV
为了得到收敛的结果光入射方向采用 stabilized PML.

想知道为何自己仿真和文献存在一定的差距呢?


#2

1对照自己的输入和文献的差异,同样的plasma参数,这个一样(拟合的时候有没有误差?)
考虑到峰位强度大致一致,问题就不太大
2 考虑收敛性:
a 增加仿真时间,仿真mesh 精度,减小autoshutoff min,pml 边界上 离开结构更远,减小pml 的反射 吸收上的不完美


#3

补充一点,同样的plasma参数,有的文献给出的单位不对,导致计算的介电常数也不正确。例如

其中有的文献将vc的单位看作为Hz,实际上应该为弧度赫兹,因为这个量是圆频率的物理量纲。
所以在使用参考文献参数时一定要注意细节。


#4

这种最简单的判断方法是,用已有的材料的实验结果和模型的结果作对比,排除简单错误。
模型和实验值趋势一样,差异不大


#5

之后尝试了很多方法试图得到和文献一致的结果.

1) 更换银的材料——采用Ag-J&C 的数据计算,得到和plasma model 一致的结果。
2) 尝试细化网格——dx=1nm dy=1nm , 峰值大小没有变化,只是峰值波长略微漂移。
3) 仿真时间—— 文献中的仿真时间不够长,得出的结果存在问题。 当使用足够长的仿真时间,让场在全空间充分衰减,得到的第二个峰值会变得更大!
4) 改变光源光谱宽度至800nm-1200nm,试图得到更加精确的结果,发现只会使得得到的透过功率更大。
5) 以上所有仿真均采用多频率计算。

可能的结论:文献中模型的仿真时间不够,得到的结果不够精确!

另:从文献中的图片可以看到,黑色曲线第二个峰明显存在波纹,应该是仿真时间不够导致的。经测试,在仿真时间约为150fs时,可以得到和文献类似的结果。


#6

用细网格后产生波长飘逸是所期望的,因为谐振波长(特别是长波长)对网格尺寸比较依赖性强。
当将光源的最短波长变长后,实际仿真的精度可能有所下降,因为非均匀网格的尺寸是由短波长决定的。