关于双曲超材料的仿真问题

fdtd

#1

您好,
想问一下这篇文章中的nanorod hyperbolic metamaterial可以用FDTD solutions仿真其灵敏度吗?对棱镜耦合的设计有什么要求呢?nmat2546.pdf (918.6 KB)


#2

你是要仿真耦合的灵敏度?如何定义呢?
文献有带结构的仿真,这个是可以做的;
如果要研究激发,需要传播,那就要画出整个结构

文献说有 2 平方厘米的微结构, 一般计算机根本无法仿真。
请在看一下原文,看看到底哪一部分可以用仿真来实现。FDTD本身一般在波长量级,如果计算机足够强大,可以几十到一百个波长左右。


#3

老师您好,我主要想仿真结构对环境折射率改变下的灵敏度或者是它的反射谱在环境折射率改变下的峰值的漂移。这种结构能用周期边界条件完成吗,周期边界条件下棱镜耦合应该怎么设置?


#4

ATR —— attenuated total internal reflection 衰减全内反射

我认为这个图中的三角形并不是狭隘的指棱镜(虽然大家看到这个形状都觉得它是棱镜,而且这确实是棱镜激发表面等离激元) 但它更多的代表的是 超表面附近的环境! different surroundings

这个器件有2cm大小,而 nanorod 的周期只有60nm << 2cm 完全可以用周期性边界条件来仿真!
仿真单元结构就是这个 nanorod 加上一个衬底

想要仿真环境折射率变化对反射谱的影响,可以直接在 FDTD 中设置不同的 background index

至于这样的设置和实际上的棱镜耦合有区别吗?
我觉得应该差别不大,棱镜耦合和这样直接改变背景折射率,都是改变了超表面附近环境的折射率,使得全反射(构成 ATR geometry)得以发生从而激发出表面等离激元!

一己之见,希望能帮到你!


#5

我完全同意你的看法!

完全正确。

只需要斜入射,用单色平面波+Bloch边界,或者BFAST就可以。关键是要看到激发的SPP,不知道一楼同学有没有做进一步研究。


#6

感谢大家的解答。我之前也是采取的这种方案,光源直接设置在高折射率的基底中去激发spp,使用bloch边界条件再单波长扫描,但折射率改变时的传感效果远没有文中的大,不知道会不会是网格的问题。


#7

有的情况下SPP对角度非常敏感,这时就与网格精度有关。