068 – COMSOL超材料专题教程⑧异常折射&涡旋光产生（带讲解视频）

本例是“COMSOL光学超材料专题教程”中的第八讲，首先展示一下教程的海报：

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下面是针对第八讲的详细介绍：

基本介绍：

• 主要内容：根据发表在 Science 上的论文《Light propagation with phase discontinuities: generalized laws of reflection and refraction（作者：Nanfang Yu 等）》，复现了其中的所有内容（Fig.2adeg、Fig.3c、Fig.5）；
• 基于 COMSOL 频域求解，使用的软件版本为 COMSOL 6.0 (6.0.0.318)；
• 计算所需的内存：32 GB；
• 涉及的内容：建立三维模型、“电磁波，频域”物理场接口、定义全局参数、不带衬底的散射场计算、带衬底的散射场计算、推导带衬底的背景场公式、提取散射场的相位、完美匹配层的应用、创建几何零件、远场计算、周期性条件、手动划分网格、模型开发器和App开发器、演示如何录制代码、编写代码绘制复杂几何结构、从材料库添加材料、用端口入射高斯光束、讲解如何提升迭代求解器的收敛性、一维绘图组-点图、一维绘图组-辐射方向图、二维绘图组-表格表面、二维绘图组-表面 等；
• 绘制了：单个金纳米棒在空气中的散射场强度和散射场相位、有衬底时V型天线的“散射场强度vs.臂长&夹角”的伪彩图、V型天线的“散射场相位vs.臂长&夹角”的伪彩图、四种选定尺寸V型天线的交叉偏振散射电场分布图、异常折射的远场光强角分布、产生的涡旋光的光强分布、产生的涡旋光的相位分布；
• 本次课录制了时长为 3 h 05 min 的讲解视频（从打开软件开始录到画出结果为止）。
• 付费后可以观看讲解视频，并下载案例文件。购买此案例不附带答疑指导。

包含的文件截图、课程视频截图：

详细描述：

如上图所示，由不同夹角 Δ 和臂长 h 的 V 字形金纳米天线放置在 Si 衬底上组成超表面。每个金纳米天线的臂宽和厚度分别为 220 nm 和 50 nm，排列周期是 1.5 um，上面中间那张图的 8 个典型结构对应的尺寸分别为：

波长为 8 um，沿 y 方向偏振的光从衬底一侧入射，用 COMSOL 计算出射光的电场分布、相位分布、远场分布等物理量，验证异常折射和涡旋光产生。

计算的内容和结果：

1、对于悬浮在空气中的直纳米棒，不同的棒长在平面光照射下的散射场相位和幅值（左：论文中的结果，右：本例的结果）👇

2、不同臂长 h 和夹角 Δ 的 V 型纳米天线的散射场强度伪彩图（左：论文中的结果，右：本例的结果）（由于计算量大，我这里算的数据量不多，因此有严重的“马赛克”效果。即使如此，这张图的计算时间也达到了4小时，对应的工程文件大小为 7.10 GB）👇

3、不同臂长h和夹角Δ的V型纳米天线的散射场强度伪彩图（这张图的计算时间为4小时，对应的工程文件大小为7.10 GB）（左：论文中的结果，右：本例的结果）👇

4、八个选定结构的交叉偏振散射电场分布（因计算时间较长，每张图需计算15 min，因此在讲课时只算了其中4个结构的电场）（左：论文中的结果，右：本例的结果）👇

5、异常折射的电场分布图（这张图论文中没有给出）（左：结构示意图，右：本例的结果）👇

6、异常折射的远场光强随角度分布（左蓝圈圈出的：论文中的实验结果，右：本例的仿真结果）👇

7、所产生的涡旋光的光强分布（左：结构示意图，中：论文中的实验结果，右：本例的仿真结果）👇

8、左：结构示意图，中：论文中实验测量的涡旋光干涉条纹，右：本例仿真的涡旋光相位分布👇

付费后将能看到讲解视频，并下载讲解过程中做出来的模型文件。

再次提醒：在本页面上付款购买的是 “COMSOL光学超材料专题教程” 的第八讲，而非全套课程。购买案例不附带答疑指导服务。