cst表面等离子极化激元spp -凯发网站

上期我们介绍了表面等离子体波的波导:

 仿真实例062：表面等离极化激元spp --- imi有效折射率，截断边界模， 缝隙波导

 

这期我们看下传统硅光波导与表面等离子体波的波导的转换。

 

使用等离子激元波导模板：

                 

         

添加金材料做为缝隙波导：

 

 

 

 

材料库中也有硅和二氧化硅用于光脊波导，但这次我们用网上的数据：

http://refractiveindex.info/

 

搜索硅和二氧化硅，然后下载csv格式的材料数据：

 

 

 

 

 

 

然后cst中运行宏，导入两个材料的数据：

 

 

 

给材料重新命名，查看其色散曲线：

 

 

 

 

 

 

下面开始建模，二氧化硅基底，然后wcs放上面：

 

 

 

 

再画金材料波导，添加参数：

 

 

 

 

 

 

将wcs移至该处：

 

 

用extrude功能，输入参数化坐标，切出金属波导：

 

 

 

 

同样，用extrude画出硅核波导：

 

 

 

 

 

 

可将边缘改圆滑一些：

 

 

 

由于该缝隙较大，spp有漏波，这里我们就不给缝隙波导端口，而是用平面计算缝隙附近的功率。旋转wcs，然后画一个空气片：

 

 

 

 

 

 

硅波导是端口1，电边界：

 

 

 

其他边界为open，xz平面是电边界对称，这样才能让基本模电场是y方向，符合缝隙波导mim的表面积等离子体模式。

 

 

 

 

 

求解器仿真一个频率：

 

 

 

仿真结束后查看电场y分部：

 

 

 

 

下面对空气片的面进行功率积分计算：

 

 

 

 

 

可将结果转换成0d，方便参数扫描：

 

 

 

 

 

 

可见功率为0.13左右，考虑到端口功率是0.5w，这个效率在30%左右。

 

下面举例扫描某参数，比如缝隙开口的宽度：

 

 

 

 

 

 

 

小结：

1.    本案例对比传统硅核波导和金属表面等离子激元波导，

2.    介绍了如何从网络上得到光频仿真相关的材料数据然后导入cst中。

3.    后处理查看某一个截面的功率。

 

参考：

han, z., elezzabi, a. y., & van,v. (2010). experimental realization of subwavelength plasmonic slot waveguideson a silicon platform. optics letters, 35(4), 502.doi:10.1364/ol.35.000502 

 

（内容、图片来源：cst仿真专家之路公众号，侵删）

 

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