FDTD操作案例2.docx
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FDTD操作案例2
一基于AU薄膜正三角形孔阵列提取光场强度分布图
本例子中取AU薄膜厚度30nm,三角形孔阵周期800nm,小孔直径600nm。
AU的材料模型选取"AU(Gold)-CRC”,或者自建材料模型。
参见holearrays_EfiedProfile.fsp文件。
1.添加金薄膜,打开FDTDSolution软件后点击“StrUCtUre”,添加长方体模块。
如下图所示。
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对几何参数和材料类型等进行编辑。
参照下图。
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RιτulLTIrH ■I yX 先将“name'改为“AU30nm”,在“Geometry”下设置金薄膜的几何尺寸, 我们只需要对下图红框所示的左边一栏进行编辑,其中“XSPan、ySPan、zSPan”分别对应金薄膜的长、宽和厚度,而“x、y、z”表示其几何中心的坐标值,均设置为0。 在“Xspan”中输入“0.8*2+0.6”,“ySPan”中输入"0.8*sqrt(3)+0.6” “ZSPan”中输入“0.03”,对应金薄膜厚度为30nm便可得到如下图所示的结果。 点击"material”,选择所使用的材料类型,如下图所示,选中"AU(Gold)-CRC”,点 “OK”保存即可。 现在对金膜的几何尺寸和材料类型设置完成。 2.在金薄膜中添加小孔阵列。 点击 “PhOtOniCCryStaIS”。 Components 中的三角形,在下拉菜单中选择 1,<—-: /lγΓ,TD⅛>mI∙>∙^■∣.⅛i⅝,⅝¾ B⅛∙f⅛l: ⅛⅛∙£网闻⅞⅛,daθαħHeiP •.∣2.■石"}1⅛.□..B.圍.I.V. lι⅞KriIlIaBlrRIeLqrSlall^triWUajl⅛*c-M⅛ □⅞j∙iEtιsIjthb aM FVTIiLtgFiOfri- j⅛L3U⅛L+I*+*-k∙ NiSrtlfr 1⅛M J⅛model Madri Rflclanglfl 'WII XZIHSir ©: : ;^IB*cr≡cCrPl^a HeMaciMniSodC! : ■PCa*rjp2DL护和LEl出 L4・ELE・IIH**jjgl■丁__】⅛L⅛f∙*1IO]fi-⅛ ££1BklhUlaL∣ι M3"VC43 ⅛XFHfEhHfElinFiaa L-IliV.-.zl⅛d‘ Mn"ΓR3 ⅛eTSW ff⅛e iTli」・s-IilnrEirJ- injiiEt: IjfcirarJ g⅛HΠ⅛ GMketf: W PiiTTM u⅛gH⅝≡i^1K-M TatUs ]kri∣tnψ: I! ./XIEIiJtLijzLBH^.S.α.⅛n∕p4HIMm/9 然后在屏幕右侧的“ObjeCt”一栏中选中“HeXagOnalIattiCePCarray”,点击“InSert”进行添加。 PrLdrlWeW⅛e⅛∏g⅛∏j∣jjtw∏HdP 4tj⅜f∣i∣TMq BX ≡τTldW &英(Ibj电戏Likvy OEDLijxiL : LLliiErrJiLL ⅛∏e ITIjd-=Ll Namt t Ht⅞*⅞c∣M∣kinicePC町“卩z⅛013∕4∕⅛1⅛D⅛ InR⅞Ufls1⅛JV bl∣∆lVj⅛r □ I-IbJBC⅛JDaar⅞*J, Zl ^dFFiF □ tlMl⅛li-ir> TnM: Strwliri■RrF■Wds Δ画•区 3⅞IW44I-C⅛⅜4⅛≡⅛ PiErETirficUTiJ诂FlK-LlU■: ETFlLkll3ħ*h*≡⅞ 5≡wrt∣≡⅛>Mws *I-Cdd l⅜吨3(师雇电咛且 SaJfflJir⅛^rr- ・・Ii, ∣⅞∣i⅞r⅞⅛lGDnHqmAiijibqi1IiR*∣∣4f曲弭 Sf PI*⅛rftts,∣i**Ei舸 E⅛⅛ħ⅛dii⅛d• i*i-s∣h 在左侧的结构树“ObjeCttree”中选中“hex_pc”,即我们刚才添加进去的 六边形阵列,点击对它进行编辑。 各参数设置如下图所示,其中“a”表示 小孔之间的间距,即三角形孔阵的周期,“radius”表示小孔半径。 设置完成后, 点“ok”保存 飞-'-S予 VLUmrnCalFDTDSalmions.-Ljysut iii B %聲日陽 11 JE战SlfUlrtLJ蔭group hii* E⅛o}⅛tLl*e5⅞τiytI⅛⅝IlLl⅜h l⅛ipι UStTIrIfiIrtiis Name TfPe VdIUe UntS ind&i NUfriMf IA InriCriBl Mgljrrijl c⅛h Espan LCngrh 谄 microns πy NUmber 3 πx NLimbef 3 a l⅛i∣9tii 佛 radus Length mkroπs DbjKlLibr-Xry 1JrP1- C Objtci: X XszhKalLnI StIni∕=tUΓ4 I⅛tuls IJZWt SETiptIB: h«Ej⅞λ.4ZInIdLCITrli7Jf PlMiI 4b⅞⅞⅞cmlU⅝h⅞⅞ ClbJ⅞crl∣j⅞5⅛rtcd. QninC ∣Z⅜>.3Πħ: □∏ΦT1 经过上面的步骤,我们搭建的模型的如下图所示。 我们发现经过上面的设置所得到的三 角形孔阵列其中两个小孔超出了金膜,为了好看起见,希望将多余的这两个小孔删掉,首先, 如下图所示,在结构树下选中"hex_pc”,单击鼠标右键在菜单中选择"breakgroups”,不 进行这项操作无法删掉多余的小孔。 甘IBEdifc^1MW⅛ ・*iiT<∣•绘*■l⅛•孟.—■Tl■ Ni>.-ki^3S,Lrflκ⅛ Δ0-θijL34∙—J banreaiCkI吐In. ξ∏i^KLLIEfVF SIWh I? KITT3-M JXF*ΓXF*iιC⅞LnTlMl ffSr R-J-KllTrBb ΛΛ. τFP≠ 1十“L, ffX11∙nι∙ Eh: 戏M≡LS1 □⅛THΠ NJinW u⅞ι>κLιιu4rnsd ⅛∙W⅛3JlW=HFHl Jir*≡ ImiliavtaTii∣? OI<≡ MeMiETl Mow□v⅛Drqιmp MWC⅛WD曽*s^⅞e Ed⅛Cbjart IHMb⅛ I⅛H⅛ ⅝⅛≡⅛m⅞κτ⅛flg⅛ tit丄丄j. B-e4kα∣∣ι<⅛jpi≤ι JL⅛w∏⅞J筝E ■III ! ■■■■I IKi⅞B∣ Tjφ+5ifWΠSΓri習IK4^1riΓi∣E Cal⅞fκy: [Ml可[IihI;∣∣l⅛∙cl.] 在结构树种选择希望删除掉的小孔,所选择的部分会对应于结构视图中,如下图所示, 此时,可单击右键选择“ delete”进行删除,或者直接点左侧工具栏中的 按钮删除。 £itofd⅛^MW⅛ ⅜”Ii” ∙∙∣∙4∣π*jS,lrαc⅛<ΓR□Λ⅛⅛rι½*.⅞,τC⅛≡f4MiL*zn4rτκ∣ιaSmlaLi-XUAħh]γ7-33>f⅞γ*;J>rκrEaι∙ru14γx 血玄▼胡-rv.k.d...JleIL-5] Friamrcsatiuιc⅛: ILKa n-J∙H7lTrBh (Π^κLLJbr-U,p* PJiTJLBTMrl Ht 丄占占 ® H TrPe ■石皿 dπ⅛ -Cr^<⅝-- ■Ciixir UlCh ■dndι- Gγe⅛ ・d∣x⅛ α∏⅛ Tl ■Ci曲 ■⅞pdκ— Gnfh--C⅛⅛ l⅛ffiS7o⅛Ξ3> aIJ JR 7*i≡l>π J≡ΓTTl-M J雷F-H-XM! ECLnVIWl ff"■nn )dt,*⅜- Tjφ+ΞLrudSTdFElJfiririlE AlL E⅜j≡c⅛ι l⅛WMkrfrtrf• lαft⅞E,ur'o∙f 曲1押5辰施」 ■—―鼻— }∏h⅞∣'Jι⅞IΛ√V Λ≡,・ ■ h⅞vLa ≤-4 ∣j∣ιι∣. Ma Nλπ,iλ∣ □⅛THIHlDMirMdU 这时得到我们希望的金纳米孔阵列如下图。 在左侧工具栏中选择 进行放大和缩小,鼠标左键放大,右键缩小。 4⅛jκi3bαiIΓ⅝fli ILIirlblι-CIrr-IeraS.kιtιurαryi∙1⅞bl3uIkmfmQ,IwtqilIM 可以对视图 LiniiLaXlOrl LnPort ∏ρnatqr≡ JllUn Il9lMnpOMDtl Lh«ck 打 3.添加平面光源。 在“SOurCe”下拉菜单中选择“PIaneWaVe”,如下图所示。 i5κrτ JPK DbjMiaTraB (JIJb-: LLIbriU*∣Γ A*. CBl¾f⅞ryAU ;Iaiil-Iiak: ! ∣EM⅛md-i⅛U EtJridEE D MCdKrd・ Gm>: ULl EriH ⅛τi>lL≡sjr 雲FUJiFIaa ∣⅛*⅛ D⅛M0⅞iθM√Va∣u∣ ≡ Ξ IUBΓ>. <∏JB⅛I r≠⅝⅛w≠e ■・■■■・■■■・・■・■■■■■■■■■ ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■Ji UHI k.・rl⅛ii∣Aaf IllUKlai■Lκ. 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WiViltngthspanQJfO settk∏∣⅞dc<ħain sourcetype fr⅞⅛ιJenCy(THI) p-ulτ⅞l⅞ngtb(fs⅛ 3.3026t Off(£i) 9.36399 BwdwiJ-Ih(THZ) 133.613 ^.JvuLCd-d.optsaτι^ 厂…I sp⅞CtrIJnv≡fr⅞⅞u⅞ncy 650 frequency(THZ) yI■IirDiI⅝ρt鲁心i百CIPTVtin;Qiti⅞ι≡: 了op⅞imιZeforShortpulse ⅛9 0. 0.2 0-40-6 time(fs) 0.8 KjlO OK CUICel 4.添加光探测器,仿真之后可得到垂直于Z轴的平面上的电场强度分布 选择“monitor”中的“frequency-domainfieldprofile” “frequency-domainfieldprofile”探测器对光场的计算比较精确,如果需要得到如透过率、反射率等与能量相关的量,则要选择“frequency-domainfieldandpower”探测器,这个计算能量更精确一些。 I1IFplTP⅞j⅝⅛or⅛-1⅛Wt fd⅛^MW⅛ •”Lt■蜿 Nl*.4F3 Λι— Abhljrmlι.⅞rt*3vkγeii', IKLLJkTu'F* riuΓd⅛ Dbj*d⅞aTri⅛i? K JJrBLWr-JI Hra(ES***- r⅛n⅛ ⅛*刁 drd⅛ drτU ■ dr⅛ ClK⅛ rirdr UrCh Sndfr dπ⅛ tBl d C∣r⅛ dιde CjIrhb drdι Cjrdf < WMr« \二 r -齡T.7: ・lE-BrκrL⅞rff3c % NfmeP⅛n⅞r∣fiQrvf∕⅜⅛iu Trra+β ⅜,TK]! 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AdVarLCed 団: =LrLd==Lf∣1fc∏ιriertr=≡LΓLΞfc∣rm P: =Lrtialspectr: =LLaverage 」totalSpectr==Llaverage FieldS FOJTLtingMRCtOlr: =LrLdPoWer ■/口口tρutEX□CmtPutHXIVlCmtPlltEyI=IOutPlItHyIVlDiitpuAEEOoutputHl o□tρut CmtPut 口□tρut Pov∣,er OK 5.添加仿真区域。 点击"SimUIation”添加仿真区域。 如下图所示。 π i¼tαιri⅞ls U 12 λttri⅛uteE CIPnlPOntnl ObjeCtSTree I? XXYView Sro⅞ιpE Arii⅞l>rliE InPdrIt fi,XPerSPiCtiWeViaW ∣ic∣πitors 对仿真区域进行参数设置,如下面几个图所示 Ed-itFDTDSimUilStiOn r∣απ∣cFDn) G・n-arhJ. ⅛⅛orτ∣⅛try AdVUlCftdOPti«1HE XimUlflL⅞iontin>⅞ffl)>200 ∖'EditFDTDSimUlatiOn G⅛fi⅞r∣⅛l G皂ometry M«shling? [BouTLdaryc: OndjLtionE AdValkCedBPtLolLS nv«FDTD Kmm (IJrI)-Cl4 0.8 Xspaι⅛.(JJB) Xm⅛x ⅞Jn)□.⅞ 在“meshsetting”选项中将meshaccuracy设为4,设置的数值越高网格划分约细致,但是我们同时要考虑计算机的内存,如果设置的数值过大,仿真运行时内存可能不够用,会导致仿真无法进行,如果此项数值设置过低,仿真结果可能不准确。 对于具有色散特性的金属材料,需要将“meshrefinement”选项设置为“COnformalVariant1”,或者“COnformalVariant2”。 ∖'EditFDTDSinIUIatiOn n⅞n⅞FDTU G⅞nejrαl Geometry Nl⅜τLsailtmς,x El^LUiidurytiDXlSAdvanced.OPtiDi£tx n*,shIyp*ι,ut<ιXIan-UD.ifcx*m IeShaecUraey Timestep ntlh⅞ccwracy,∣ dΛst⅛⅛ilityf⅛glspτO.99 Gθ4IdLr⅛d⅛*ff⅛ttγ⅛⅝
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