042 – FDTD超材料专题教程②红外完美吸收器（带讲解视频）

本例是“FDTD超材料专题教程”中的第二讲，首先展示一下教程的海报：

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下面是针对第二讲的详细介绍：

基本介绍：

• 主要内容：根据发表在Physical Review Letters上的论文《Infrared Spatial and Frequency Selective Metamaterial with Near-Unity Absorbance（作者：Xianliang Liu等）》，复现了其中的Fig.2a、Fig.4abcd，还增加了论文中没有的电场分布、电流密度分布、电荷密度分布；
• 最后举的例子基于 Lumerical FDTD Solution求解，使用的软件版本为 Lumerical 2020 R2；
• 计算所需的内存： 2 GB；
• 涉及的内容：在材料库中自行添加材料、周期性边界条件、完美匹配层、对特定区域手动划分网格、平面光源、场分布和功率监视器、编写代码计算 “1-反射率-透射率” 得到吸收率、电流电荷分析组 等；
• 绘制了：反射率、透射率、吸收率曲线、电场分布、吸收功率密度（W/m³）分布、金属中的电流密度分布、金属中的电荷分布；
• 本次课录制了时长为 61 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，基本单元由一个十字形的Au微结构和一层金反射层组成，中间用 Al₂O₃ 隔开，衬底是 Si。图中 a = 2 um、l = 1.7 um、w = 0.4 um、t = 0.185 um、Au 的厚度都是 100 nm。

Au 材料用 Drude 模型来定义：

其中 ω_p = 2π×2175 THz、ω_c = 2π×6.5 THz，Al₂O₃ 的介电常数和损耗角正切分别为 2.28 和 0.04。

      波长为 3.75 ~ 11 um 的线偏振平面光从上往下照射。论文中使用的软件是 CST Microwave Studio 2009，本例使用 FDTD 来复现论文中的结果。

计算的内容和结果：

1、反射、透射、吸收率曲线（左：论文中的结果，右：本例的结果）（由于本例与论文使用的软件和算法不同，所以细节上稍有差异）👇

2、十字形结构表面的吸收功率密度分布（左：论文中的结果，右：本例的结果）👇

3、Al₂O₃表面的吸收功率密度分布（左：论文中的结果，右：本例的结果）👇

4、Au反射层表面的吸收功率密度分布（左：论文中的结果，右：本例的结果）👇

5、十字形结构切面上的电场分布（论文中没有算出这个结果）👇

6、十字形结构切面上的电流密度分布三维矢量图（论文中没有算出这个结果）👇

7、十字形结构切面上的电荷密度分布（论文中没有算出这个结果）👇

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 “FDTD超材料专题教程” 的第二讲，而非全套课程。购买案例不附带答疑指导服务。