fdtd操作案例2

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1、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。点击，对几何参数和材料类型等进行编辑。参照下图。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

2、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。点击中的三角形，在下拉菜单中选择“Photoniccrystals”。然后在屏幕右侧的“Object”一栏中选中“Hexagonall

3、atticePCarray”，点击“Insert”进行添加。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。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

4、的小孔。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。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可以对视图进行放大和缩小，鼠标左键放大，右键缩小。3.添加平面光源。在“source”下拉菜单中选择“planewave”，如下图所示。对光源参数进行设置。在“general”中设置光源入射方向为z轴正方向，光源在xy面上的大小与金薄膜大小相同，区别在于其z轴位置不同。在“general”、“geometry”和“frequency/wavelength”下的

5、参数设置如下面三个图所示。其它选项默认不变。我们设置光源为单色光，波长为500nm。设置完成后点击“ok”保存。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。对monitor进行设置。在“general”下勾选“overridegolob

6、almonitorsetting”选项，设置“frequencypoint”为1，因为仿真所用光源为单一频率，只记录这个频率下的仿真结果就可以了。Geometry下的参数设置如下图。对于“spectralaveragingandapodization”和“advanced”选项，保持默认设置不变。在“datarecord”下对于我们不关心的输出选项，比如不勾选“Hx”、“Hy”、“Hz”，仿真运行之后不会保持这些分量的值，可以有效减小仿真数据存储空间。5.添加仿真区域。点击“simulation”添加仿真区域。如下图所示。对仿真区域进行参数设置，如下面几个图所示。在“mesh

7、setting”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”。“boundaryconditions”参数设置如下图。因为纳米孔阵列具有周期性结构，所以我们需要设置周期性边界条件，这样