从nanowire hyperbolic metamaterial 里面获得s parameter

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#1

孙老师您好,现在我想利用s parameter analysis的方法获得我的超材料的effective permittivity.
我的nanowire材料是Au, dielectric的材料折射率在1.5.
s.fsp (591.6 KB)

我设置的边界条件是y、z方向上periodic,而x方向是PML。
目前跑出来的结果非常奇怪,说我的fields 有太多variation,显示结果如下:

请问这样的情况我该如何修改呢?


#2

我可以帮你测试一下, 我估计应该可以考虑成一个2D彷真吧?

另外, 你是不是在重覆某个已发表的结果呢?如果是, 可以告诉我是哪一个吗?


How to extract s-parameter of my nanowire hyperbolic metamaterials
#3
  1. 谢谢! 应该可以考虑成2D仿真!
  2. 我原来发表的是这个 How to extract s-parameter of my nanowire hyperbolic metamaterials , 但没有人回复,我就发在中文版了。

#4

对於我们在英文回复方面的延误, 我表示抱歉。

我修改了你的彷真s (1).fsp (589.9 KB), 主要加快了速度。最大问题导致结果上下有这麽大的变化, 最大可能是由於bulk参数计算方法有问题(从s参数得到的)。

我用smith的例子做说明, 这是smith的场结果(亦即还没有做phase compensation 之前的s参数), 如果我们用smith的方法计算bulk参数, 是没有问题的。注: smith的方法计算bulk参数只是其中一种算法, 它不是通用的。

下面是你的场结果(亦即还没有做phase compensation 之前的s参数), 看起来跟smith的哪种结果有明显的分别, 所以我不确定是否能用smith的方法来计算bulk参数。

下面是你的彷真用smith的方法来计算bulk index。

下面是我们的s_param 分析组利用smith方法的脚本。

我怀疑你的超材料不一定能用smith的方法, 我建议你找找看看有没有相关文献, 看看有没有提到你这种超材料适合哪一种方法计算bulk参数。


#5

非常感谢您的回答。 我后来发现我的fsp文件有material parameter拟合的问题; 另外,我这个材料是anisotropic的,所以偏振方向也要调整…谢谢,我再调试看看。


#6

是, 你的材料拟合有改进的空间, 我当时好像有看到但是最後忘了修改, 抱歉。

如果有anisotropy, 应该要加进去。

再试试吧。最後再强调一次, smith的方法不是通用的, 所以你最後也是可能需要找另一些bulk parameter extraction method.


#7

I want to understand the meaning of the source code of S parameter analysis group shown below.

Analysis/Script/Low 209-211 & 212-214

n1 = (-1ilog( x+1isqrt(1-x^2) ) ) / (kd);
n2 = (-1i
log( x-1isqrt(1-x^2) ) ) / (kd);
n = (imag(n1) >= 0)*n1 + (imag(n1) < 0)*n2;

z1 = sqrt( ( (1+S11)^2-S21^2 ) / ( (1-S11)^2-S21^2 ) );
z2 = -sqrt( ( (1+S11)^2-S21^2 ) / ( (1-S11)^2-S21^2 ) );
z = (imag(z1) <= 0)*z1 + (imag(z1) > 0)*z2;

Why do we have to separately consider n1 and n2, or z1 and z2, with different symbol of “sqrt” in each equation? What is the meaning of the equations of n and z?


#8

This is originated from the two branches of the square-root of a complex number. Mathematically both branches are correct however only one branch satisfies the physics, eg., passive device cannot have gain.
n is the extracted effective refractive index;
z is the extracted impedance.

The above script works well for Smith’ example, it may not work well for other devices.


#9

Thank you very much.


#10

You are welcome!