CST分析表面等離子極化激元SPP實例(6)- 一維光柵耦合,MIM結(jié)構(gòu),TM模激發(fā)
這期我們繼續(xù)看一下衍射光柵的高階衍射、衍射效率、反射率。
使用等離子波導模板,這期要看的就是模板這個彩圖的案例:
材料庫取金和銀:
定義氧化鋁,介電為折射率平方:
畫個金底:
移動WCS到上端,畫個圓柱切掉金底,圓心和半徑的關(guān)系決定了這個光柵的深度是20nm:
選擇兩個邊,改圓滑:
復制上移,材料為銀,不做布爾運算:
銀材料復制上移,材料為Al2O3,不做布爾運算:
氧化鋁復制上移,材料為金,這回可Trim切去多余的金:
用重疊檢查:
金底插入銀和氧化鋁:
給四個部分重命名:
各自厚度:
邊界是unit cell,Z-是電,Z+是open add space,模式為兩個:
掃描角放53度:
求解器計算一個頻點:
仿真結(jié)束后,查看電場:
TE模:
TM模:
可見只有TM??梢约钇餝PP。
從反射率我們也可以看出,TM模反射率較低,因為能量去了金屬-氧化鋁-金屬這樣的MIM三明治中。
下面我們參數(shù)掃描光柵周期和入射角,簡單看看光柵激勵SPP的條件。進入金底的歷史樹,改周期寬度:
進入邊界掃描角,改成參數(shù):
然后參數(shù)掃描:
掃描結(jié)束后,可將離散的數(shù)據(jù)點畫成0D曲線:
調(diào)整格式:
也可后處理調(diào)整格式,比如固定width=130 , X軸改變theta:
最后得到這樣的反射曲線,可見周期越寬,所需要的theta入射角越大,才能最好的激勵出表面波模式,符合光柵的表面等離子激元的匹配條件。
參考:Preiner,M. J., Shimizu, K. T., White, J. S., & Melosh, N. A. (2008). Efficientoptical coupling into metal-insulator-metal plasmon modes with subwavelengthdiffraction gratings. Applied Physics Letters, 92(11), 113109.doi:10.1063/1.2898509
小結(jié):
1. 光柵結(jié)構(gòu)加平面波可用于激勵plasmon。
2. MIM三明治結(jié)構(gòu)是常用的plasmon波導。
3. Floquet端口模式對應光柵衍射的每個模式。