请教二次谐波模拟问题


#1

中心对称的结构软件会具体做什么样的处理?例如模拟过一个无限大的薄金板(大概50nm左右)或薄硅板都会产生明显的二次谐波信号。或者如何放置监视器才会比较准确的得到非线性谐波信号呢?


#2

A:如果不做特殊设置,没有特殊处理。
特殊设置是指,1)在FDTD/Advanced options/ 中勾选 for symmetric x/y/z mesh 2)使用对称性边界条件

A:如果材料没有非线性,应该不会产生二次谐波。否则请将文件发来我们检查。

A:取决于你的目的,一般将时间监视器凡在线性材料内而不是放在非线性材料中。频域监视器也是这样。

参见二次谐波的例子


#3

老师您好,感谢您的耐心解答!
我想表述的是一般偶极近似下认为中心对称结构不会产生二次谐波,不知道软件能否模拟这一点,还是考虑到更多因素导致中心对称结构产生二次谐波?
我做的无限大金板的模型材料是加入非线性系数,就是想表述中心对称的这个问题。


#4

A:这个理论我不清楚。是中心对称还是轴对称? 中心在哪里?
我们软件主要考虑的是轴对称,例子都具有这种对称性。

可能有其它机理?请将你的文件发来我看看。参数等可以修改,如果保密的话。如果是正式用户请法邮件联系。


#5

老师您好!
我又进行了一些文献调研。之前是看到的文献(ACS Nano 2015,9,10545-10562)提到的二次谐波结构需要规避中心对称,但是后来发现应该并不是绝对的。这里的中心对称还是更多的还是指金、银等本身面心立方晶格的中心对称点群,导致二阶体极化率为0,不过存在二阶表面极化率。
请问老师关于金银等存在中心对称点群的金属软件会考虑上述因素吗?还是只需要输入相应的chi2即可。


#6

老师您好!
我又进行了文献调研。之前是看到文献(ACS Nano 2015,9,10545-10562)中提到在产生二次谐波时要尽量规避中心对称结构,但是应该并不是必要的。
中心对称还是主要指的金、银等金属本身的面心立方晶格是中心对称点群导致二阶体极化率为0,但是存在二阶表面极化率。
请问老师软件会考虑到金、银等金属产生二次谐波时体极化率和表面极化率的问题吗?还是只要设置好相应的chi2即可。


#7

跟我估计的差不多,不是宏观结构的对称性,微观的只是决定非线性系数的大小。
在仿真的时候,我们不考虑是体极化率和表面极化率,只要设置好相应的chi2即可。
当然,仿真结果能否与实验结果一致,那只有仿真后才知道。


#8

感谢老师的回答!
还有一个问题请教,时间监视器得到的频谱纵坐标得到的并不是电场(磁场)的幅值吧?因为发现频谱中基频光的量级会比设置的入射光要大,此时频谱中纵坐标的单位和物理意义是什么呢?


#9

这个问题最好另开一个帖子,因为不同于题目。
此外,这个问题也是概念问题,需要理解。
光源振幅设置是在时间域, 而[quote=“ericli, post:8, topic:2346, full:true”]
因为发现频谱中基频光的量级会比设置的入射光要大,
[/quote]
这个是通过时间信号获得的频域信号,两者不在同一个域,不可直接相比。也许有人认为我们教科书中都认为是一样的,例如
E(t)=E0*cos(wt+phi)
中的E0就是时间域振幅,直接作傅立叶变换(解析)得到频域振幅是E0/2。

在软件中是用离散傅里叶变换得到的,是要乘时间间隔dt的,而dt 在飞妙量级。因此软件做了一定的处理,不能用单独的一个数值来评价,应该是比较不同频率的振幅比较合适。也就是说频谱中纵坐标的单位是任意的( a.u.)。

希望上述说明对大家有所帮助。


#10

感谢老师的回答。
那么我可否这么理解:频谱中得到的不同频率的振幅和真实值都是相差系数的,但是相对大小是一致的。比如说涉及到计算高次谐波转化效率的时候只需要利用得到的频谱的高次谐波ExH/基频ExH即可?


#11

正确。但是要知道从时间信号做傅立叶变换得到的频域结果 由于没有与光源频率作变换,因此不同频率的振幅比较将于光源的光谱分布有关。

关键看你怎么定义高次谐波转化效率。详细讨论请参见网上案例或者邮件联系。


#12

感谢老师。
还有一点模拟上的问题。对于之前提过的金、银等金属由于晶格结构中心对称并不存在体二阶极化率,只存在表面二阶极化率。但是表面二阶极化率的量纲(m^2/V)和体极化率(m/V)并不一致,现在我能够查阅到这些金属相应的表面二阶极化率,但是软件只能设置体极化率。请问老师有什么解决办法呢,或者说可以有相应等效的体极化率数值来代替表面极化率。


#13

我估计有一个理解的问题,二阶极化率乘光强后必须是没有量纲的,这样才能转换为折射率。

我估计你说的表面二阶极化率与体极化率之间应该是差一个常数。你找一篇文献看看它们有没有简单的关系,例如这篇
中心对称半导体表面的面极化率张量及体极化率张量分析

我们软件处理的是Chi2(m/V),应该是体极化率。如果你知道表面二阶极化率,必须将它转换为体极化率。


#14

感谢老师的耐心解答,我再多调研一下。


#15

请问金属的表面二阶极化率在哪里可以查到呢?查了好久都没查到:cry:


#16

你可能需要根据材料名字找一些文献看看。