026 – FDTD案例：超表面折射率传感器（只有模型文件）

基本介绍：

• 主要内容：根据发表在物理学报上的论文《X-两环结构的光学特性研究，作者：潘庭婷等》，用Lumerical FDTD重复了其中的所有内容（共24张图） ；
• 基于 Lumerical FDTD Solution求解，使用的软件版本为 Lumerical 2018a；
• 计算所需的内存：2 GB；
• 涉及的内容：在Sructure group中自己编写脚本构建复杂结构、自定义网格、透射率监视器、在Analysis分析组中自己编写脚本计算2D电荷分布、参数扫描、在Script Editor中自己编写脚本画组合图等；
• 绘制了：不同结构参数的透射率、不同结构参数的电场分布、电荷分布、当该结构用作传感器时的灵敏度（共24张图）；
• 注意：本案例仅包含模型文件，没有讲解视频，但有一个如何运行的简单说明。购买此案例不附带答疑指导。

包含的文件截图：

详细描述：

如上图所示，由 Au 材料制成的超表面放置在 SiO2 衬底上。图中 ，外环内直径 R2= 260 nm、内环内直径 R1= 180 nm，X的臂长 L= 120 nm、角度 θ = 90°，内外环及X的宽度均为 20 nm、厚度 H 均为60 nm、两环之间的距离 = 20 nm，周期 P = 400 nm。

本文模拟过程中采用修正的Drude模型，可以表示为：

利用 FDTD 方法建立模型，采用波长范围为 400 ~ 3000 nm 的平面波，沿 z 方向向下垂直入射金属表面，偏振方向沿 x 方向。x和y方向上设置成周期边界条件(periodic)，z 方向设置为吸收边界条件(PML)。

为了进一步分析X一两环结构的共振特性，针对相关模型参数：X的臂长 、内外环的距离t，内外环宽度 、周期P、环数、X所呈的角度及环境折射率的改变进行仿真对比，得到了明显的光学响应规律，为实现共振谷波长的可调控提供了有效途径。

计算的内容和结果：

1、X-双环结构的透射率。上：文献中的图，下：本案例的结果 👇

2、三个不同波长的电场分布。上：文献中的图，下：本案例的结果 👇

3、三个不同波长的电荷分布。上：文献中的图，下：本案例的结果 👇

4、四种不同结构的透射率对比。上：文献中的图，下：本案例的结果 👇

5、不同结构的电场分布对比。上：文献中的图，下：本案例的结果 👇

6、不同结构的电荷分布对比。上：文献中的图，下：本案例的结果 👇

7、不同棒长度的透射率对比。左：文献中的图，右：本案例的结果 👇

8、不同环间距的透射率对比。左：文献中的图，右：本案例的结果 👇

9、不同结构宽度的透射率对比。左：文献中的图，右：本案例的结果 👇

10、不同结构周期的透射率对比。左：文献中的图，右：本案例的结果 👇

11、不同环数量的透射率对比。左：文献中的图，右：本案例的结果 👇

12、中间“X”结构不同角度的透射率对比。左：文献中的图，右：本案例的结果 👇

13、不同环境折射率的电场分布对比。上：文献中的图，下：本案例的结果 👇

14、不同环境折射率时的灵敏度曲线对比。上：文献中的图，下：本案例的结果 👇

付费后将能下载模型文件。

再次提醒：本案例仅包含模型文件，没有讲解视频。购买案例不附带答疑指导服务。