044 – FDTD超材料专题教程④石墨烯完美吸收器（带讲解视频）

本例是“FDTD超材料专题教程”中的第四讲，首先展示一下教程的海报：

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下面是针对第四讲的详细介绍：

基本介绍：

• 主要内容：根据发表在 Optics Express 上的论文《A perfect absorber made of a grapheme micro-ribbon metamaterial（作者：Rasoul Alaee等）》，复现了其中的 Fig.2abce；
• 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： 1 GB；
• 涉及的内容：介绍计算石墨烯电导率的 Kubo 公式、在材料库中添加（没有厚度的）二维材料、在结构组中编写代码绘制几何结构、介绍二维材料的网格划分要点、完美匹配层、调整Simulation time、调整Auto shutoff min、BFAST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、参数扫描、绘制二维云图 等；
• 绘制了：吸收光谱随介质层厚度变化的二维云图、吸收光谱随入射角变化的二维云图、石墨烯附近的电场分布；
• 本次课录制了时长为 1 h 8 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，石墨烯条带放在金衬底上，中间用一个电介质层隔开。图中 W_GR = 1 um、P = 2 um、t_GR = 1 nm、t_F = 1 um，d 在 1 ~ 100 um 间变化。金的电导率为 4×10⁷ S/m、电介质的折射率为 2.1、石墨烯的电导率由 Kubo 公式的近似公式来定义：

其中 T = 300 K、Γ = 0.1 meV、μ_c = 50 ~ 200 meV间变化。然后根据

可计算出石墨烯的介电常数。

频率为 3 ~ 8 THz 的光从上往下照射，入射角在 0 ~ 90° 之间变化，光的偏振方向垂直于石墨烯条带方向（沿y偏振），计算该超表面对光的吸收率。

计算的内容和结果：

1、利用 Kubo 公式的近似公式算出的石墨烯的介电常数（上：论文中的结果，下：本例的结果）👇

2、不同介质层厚度d的吸收光谱二维云图（左：论文中的结果，右：本例的结果）（由于计算量大，我只计算了 d = 0 ~ 20 um 范围内的吸收光谱）👇

3、不同入射角的吸收光谱二维云图（左：论文中的结果，右：本例的结果）👇

4、正入射 3.5 THz 处的电场分布（左：论文中的结果，右：本例的结果）👇

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” 的第四讲，而非全套课程。购买案例不附带答疑指导服务。