금속 nanoparticle의 absorption에 관해 질문드립니다

루메리컬을 새로 시작해서 배워가는 단계이기 때문에 매우 기초적인 질문인 것에 대해 양해부탁드립니다.

현재 금속 nanoparticle(AU) 이 단 하나만 존재할 때, 거기에 빛을 쏘아주어 빛의 파장과 absorption에 관한 관계를 그래프로 그리는 연습을 하고 있습니다.

여쭤보고 싶은 것은 2가지인데요,

  1. 왜 시뮬레이션을 돌린 후 result 창에 T를 들어가보면 y축의 absorption이 음수로 나타나는지

  2. 입사하는 빛의 종류로 TFSF와 Plane wave 둘 다 사용해 봤는데 absorption과 파장 관계를 나타내는 그래프가 TFSF일 때는 직선형태로, Plane wave일 경우에는 곡선 형태로 나타납니다.

혹시 이 2가지 이유가 뭔지 알고 싶습니다.

Q1. 왜 시뮬레이션을 돌린 후 result 창에 T를 들어가보면 y축의 absorption이 음수로 나타나는지
A1. 시뮬레이션의 설정이 어떻게 되어있는 지를 알 지 못하는 상태에서 시뮬레이션 결과가 왜 그렇게 나왔는 지를 제대로 파악하는 것은 힘들거나 불가능할 수 있습니다… 따라서, 차후에 어떤 시뮬레이션에 문제가 있다고 생각한다면 시뮬레이션 파일을 공유해 주시기 바랍니다. 만약, 현재의 시뮬레이션의 설정이 Mie scattering 예제와 유사하다고 가정한다면, “abs” analysis group 의 transmission box 에서 측정하는 것은 그 box monitors 를 빠져나가는 power 이므로, 흡수가 된 power 는 negative 가 됩니다. 이는 또한 frequency monitor 의 ‘T’ 값은 + x/y/z 방향으로 net 으로 흘러나가는 power 를 바탕으로 하기때문에 나타나는 현상입니다.

Q2. 입사하는 빛의 종류로 TFSF와 Plane wave 둘 다 사용해 봤는데 absorption과 파장 관계를 나타내는 그래프가 TFSF일 때는 직선형태로, Plane wave일 경우에는 곡선 형태로 나타납니다.
A2. 주기성이 없는 독립된 구조물을 시뮬레션하고자 한다면, planewave 가 아닌 TFSF 를 사용하여야 합니다. Planewave 를 사용하고자 한다는 것은 구조물도 무한한 주기로 반복된다는 것을 의미하여, source injection 방향에 수직인 축으로는 pml 이 아닌 periodic (normal incidence), Bloch boundary (angled, single frequency) 또는 BFAST (angled, broadband) 를 사용하여야 합니다. 만약, planewave 를 사용하면서 source injection 방향에 수직인 축에 pml boundary 를 그대로 사용하면 field truncation 문제가 발생하게 되며, TFSF 를 사용했을 때와는 시뮬레이션 영역내의 field 분포 자체가 달라집니다.