上期我们介绍了表面等离子体波的波导:
仿真实例062:表面等离极化激元spp --- imi有效折射率,截断边界模, 缝隙波导
这期我们看下传统硅光波导与表面等离子体波的波导的转换。
使用等离子激元波导模板:
添加金材料做为缝隙波导:
材料库中也有硅和二氧化硅用于光脊波导,但这次我们用网上的数据:
http://refractiveindex.info/
搜索硅和二氧化硅,然后下载csv格式的材料数据:
然后cst中运行宏,导入两个材料的数据:
给材料重新命名,查看其色散曲线:
下面开始建模,二氧化硅基底,然后wcs放上面:
再画金材料波导,添加参数:
将wcs移至该处:
用extrude功能,输入参数化坐标,切出金属波导:
同样,用extrude画出硅核波导:
可将边缘改圆滑一些:
由于该缝隙较大,spp有漏波,这里我们就不给缝隙波导端口,而是用平面计算缝隙附近的功率。旋转wcs,然后画一个空气片:
硅波导是端口1,电边界:
其他边界为open,xz平面是电边界对称,这样才能让基本模电场是y方向,符合缝隙波导mim的表面积等离子体模式。
求解器仿真一个频率:
仿真结束后查看电场y分部:
下面对空气片的面进行功率积分计算:
可将结果转换成0d,方便参数扫描:
可见功率为0.13左右,考虑到端口功率是0.5w,这个效率在30%左右。
下面举例扫描某参数,比如缝隙开口的宽度:
小结:
1. 本案例对比传统硅核波导和金属表面等离子激元波导,
2. 介绍了如何从网络上得到光频仿真相关的材料数据然后导入cst中。
3. 后处理查看某一个截面的功率。
参考:
han, z., elezzabi, a. y., & van,v. (2010). experimental realization of subwavelength plasmonic slot waveguideson a silicon platform. optics letters, 35(4), 502.doi:10.1364/ol.35.000502
(内容、图片来源:cst仿真专家之路公众号,侵删)
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