当等离子体共振效应存在时,Pabs分析组计算吸收还可行吗?

fdtd
needattention

#1

我利用3维的FDTD solutions 模拟一个石英纳米锥阵列上面多层膜的吸收,表层的光吸收层的吸收效率正常,但石英和光吸收层中间的金属层的吸收异常,在长波长区域吸收达到了2甚至3。如下图:

Pabs advanced里面提到了材料界面处的仿真容易出现误差,具体如下:
From Maxwell’s equations, we know that the field component normal to the structure surface will be discontinuous at the interface. Also, it is obvious that interpolating near a discontinuity can lead to errors. In the absorption calculations, the interpolation error typically makes the electric field just inside the absorbing material much larger than it really is. Since absorption is proportional to electric field intensity, this will tend to overestimate the total absorption.

Note that these errors only occur for the mesh cells which cross the material interface. If the absorption in the mesh cells that cross the interface is a small fraction of the total absorption, then the overall error will be small. However, if most of the absorption is concentrated near the surface (as is the case with metals), then the overall error can be significant.

我计算出来金属吸收异常是否是这个原因呢?如果是的话,有办法解决吗?


#2

1描述结果的时候,最好贴图。
吸收率的曲线是什么样子的?
结果最好做收敛性测试,保证准确性。
Direct link: https://kb.lumerical.com/en/index.html?layout_analysis_test_convergence_fdtd.html

猜测你的仿真,pml边界里界面太近。

2 我做过有spp 参与的 周期结构 的吸收的,Pabs 小于等于1 ,这个值和用1-Reflection-Transmission的结果相同。


#3

以后请将所有的问题写在同一个帖子内,参见 这个连接和里面的连接 致初学者:如何有效的得到技术帮助,交流技巧
如果某个金属层很薄,只有几个网格,如果有SPP,加上上面提到的原因,在确保仿真没有发散的情况下,也是有可能的。此时,可以通过将金属层分成整数的网格,另外不要使用Conformal Variant1,用Conformal Variant0 测试。

最终的吸收曲线是整个空间吸收分布的积分,应该不会大于1。
Pabs_total.addattribute(“Pabs_total”,integrate2(Pabs_matrix,1:3,x,y,z));

另外一种方法就是使用DEVICE中的DGTD。


#4

谢谢两位老师的回复!
我检查了一下,计算结果是收敛的,同时模型中用的是Conformal Variant0。另外纳米锥结构应该很难避免某个网格同时包含两种物质的情况。目前感觉还是没有头绪。。。


#5

感觉是pml 的问题。提高网格精度,pml 远离界面。更详尽的内容,参考收敛性测试
Direct link: https://kb.lumerical.com/en/index.html?layout_analysis_test_convergence_fdtd.html
[/quote]


#6

PML的距离和层数我都做了sweep了,并不是它的问题。网格精度的话,我是手动设置网格,因为是三维的仿真,所有网格没办法做的太小。


#7

如果是这样,那就很难解决了。假设你计算的那个层只有一两个网格,结果不可能正确;此外,仿真时间也必须足够长。

这两个方面如果不解决,此只好到此为止。你可以通过Premium技术支持发邮件。


#8

用两个界面的透射率监视器的差值表示吸收试试。