&0{&4, 貴金屬
材料的較大負值介電常數(shù)可用于亞
波長波導
結(jié)構(gòu)的設(shè)計。尤其是負介電常數(shù)使導模在金屬和正值電介質(zhì)材料之間存在一個單獨的截面。這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質(zhì)界面具有電場強度極值,由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應(yīng)用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結(jié)構(gòu)的導模。
u=0161g 等離子體平均功率流圖
8rNf4]5@X( "i!W(}x+ 1. 應(yīng)用 Q*8x Bi1 亞波長
光學 JZqJ& 傳感
%iZ~RTY6 ! 信號傳輸
Wq<HsJd/ 光學偏振器
af/0e}- 彎曲波導
~x J#NC+ 2. 優(yōu)勢 VY@`) VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
D"{%[;J 搜索具有復值模式指數(shù)的模態(tài)
=~q$k 高階插值混合向量/節(jié)點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質(zhì)交界面附近的高電場強度
Tq8U5#NF 三角網(wǎng)格尺寸能夠適應(yīng)高
精度材料屬性
&0+Ba[Z ^ 利用波導的對稱性,可以降低
仿真域并把具有特定對稱性的模態(tài)作為目標
J~N!. i VFEM快速而且精確
+Edq4QYwR _#
&_`bZH 3. 仿真描述 DH.CAV 矢量有限元法(VFEM)模式求解器接收復介電常數(shù)材料,并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數(shù)來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結(jié)構(gòu)。
H<qz
rO 該結(jié)構(gòu)在研究中背面顯示為黑色輪廓線,中心范圍的銀由介電常數(shù)為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數(shù)是-19-j0.53[1]。該傳導結(jié)構(gòu)不僅僅有高介電常數(shù)對比度組成,同時具有較高的橫縱比,即寬度遠大于厚度。
hl,x|.f}4Y 利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合,相應(yīng)波導厚度模式的色散
曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量,該分量有TM模組成并具有無限寬度結(jié)構(gòu)。
vI(CX]o nr&9\lG]G 圖1 模態(tài)指數(shù)作為銀厚度的函數(shù) :2~2j-m
9q2x} 對于厚度值較小的一些模式表現(xiàn)出較小的損耗,如SS0模式,其Ey分量關(guān)于x和y軸對稱。SS0模式備受關(guān)注,因為除了其較低的損耗,其坡印廷矢量與一個
光纖(HE11)的基模在形狀上極為相似[1]。
/KlSI<T@ SS0模式的坡印廷矢量沿軸傳輸顯示在背面;注意的是,功率在交界面的限制遠大于中心。中心內(nèi)的小部分坡印廷矢量為負,這說明能量流動方向與傳播方向相反。
mw83
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