plasma金属粒子散射comsol资料讲解.docx
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plasma金属粒子散射comsol资料讲解
plasma-金属粒子散射-comsol
仿真周报
plasma-金属粒子散射
作者
姬应科
报告日期
2017-9-169:
05:
58
摘要
模拟激光照射下的金属纳米粒子的散射。
1全局定义
作者
姬应科
日期
Sep14,20172:
13:
44PM
全局设置
名称
Plasma-金属粒子散射.mph
路径
E:
\simulation\comsol\plasma-金属粒子散射.mph
COMSOL版本
COMSOL5.3（开发版本:
223）
使用的产品
COMSOLMultiphysics
WaveOpticsModule
1.1参数1
参数
名称
表达式
值
描述
w
1000[nm]
1E−6 m
几何模型宽度
t_pml
150[nm]
1.5E−7 m
完美匹配层厚度
h1
750[nm]
7.5E−7 m
空气腔高
h2
250[nm]
2.5E−7 m
底衬厚度
n1
1
1
空气折射率
n2
1.5
1.5
底衬折射率
wl
500[nm]
5E−7 m
激光波长
phi
0
0
入射激光在介质中的方位角
theta
pi/4
0.7854
入射激光在空气中与Z轴的夹角（入射角）
theta2
asin（n1/n2*sin（theta））
0.49088 rad
激光在底衬中的折射角
I
1[MW/m^2]
1E6 W/m²
入射激光强度
p
I*w^2*cos（theta）
7.0711E−7 W
端口激光能量
2组件1
分量设置
单位制
SI
2.1定义
2.1.1变量
变量1
选择
几何实体层
整个模型
名称
表达式
单位
描述
k1
ewfd.k0*n1
rad/m
空气中的波矢
kx
k1*cos（phi）*sin（theta）
rad/m
x分量
ky
k1*sin（phi）*sin（theta）
rad/m
y分量
kz
-k1*cos（theta）
rad/m
z分量
k2
ewfd.k0*n2
rad/m
底衬中的波矢
k2z
-k2*cos（theta2）
rad/m
底衬中波失的Z分量
变量2
选择
几何实体层
域
选择
域1–17,20–24,26–37
名称
表达式
单位
描述
ewfd.Ex
0
ewfd.Ey
0
ewfd.Ez
0
变量3
选择
几何实体层
边界
选择
边界62,68
名称
表达式
单位
描述
E0y
-sin（phi）*exp（-i*（kx*x+ky*y））
端口入射光
E0x
cos（phi）*exp（-i*（kx*x+ky*y））
变量4
选择
几何实体层
整个模型
名称
表达式
单位
描述
nrelPoav
nx*ewfd2.relPoavx+ny*ewfd2.relPoavy+nz*ewfd2.relPoavz
W/m²
相对时均功率流出（坡印廷矢量）
S_sc
intop_surf（nrelPoav）/I
散射截面
S_abs
intop_vol（ewfd2.Qh）/I
吸收截面
S_ext
S_sc+S_abs
消光截面
2.1.2组件耦合
技术粒子内部耦合
耦合类型
积分
算子名称
intop1
源选择
几何实体层
域
选择
域25
金属表面耦合
耦合类型
积分
算子名称
intop2
源选择
几何实体层
边界
选择
边界87–112
2.1.3选择
物理空间（包含粒子，空气，底衬）
选择类型
Explicit
选择
域18–19,25
补集（完美匹配层）
选择类型
Complement
选择
域1–17,20–24,26–37
金属表面
选择类型
Explicit
选择
边界87–112
2.1.4域属性
完美匹配层1
标记
pml1
选择
几何实体层
域
选择
域1–17,20–24,26–37
选择
几何
描述
值
坐标名称
{x,y,z}
类型
笛卡尔
缩放
描述
值
坐标拉伸类型
多项式
设置
描述
值
典型波长来自
物理场接口
物理场
电磁波，频域2
2.2几何1
2.3材料
2.3.1空气
空气
选择
几何实体层
域
选择
域3–4,7–8,11–12,15–16,19–20,23–24,28–29,32–33,36–37
材料参数
名称
值
单位
折射率实部
n1
1
折射率虚部
0
1
折射率设置
Description
Value
折射率实部
{{n1,0,0},{0,n1,0},{0,0,n1}}
折射率虚部
{{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}}
2.3.2底衬
底衬
选择
几何实体层
域
选择
域1–2,5–6,9–10,13–14,17–18,21–22,26–27,30–31,34–35
材料参数
名称
值
单位
折射率实部
n2
1
折射率虚部
0
1
折射率设置
Description
Value
折射率实部
{{n2,0,0},{0,n2,0},{0,0,n2}}
折射率虚部
{{0,0,0},{0,0,0},{0,0,0}}
2.3.3Au（Johnson）
Au（Johnson）
选择
几何实体层
域
选择
域25
材料参数
名称
值
单位
折射率实部
n_interp（1[1/m]*c_const/freq）
1
折射率虚部
k_interp（1[1/m]*c_const/freq）
1
2.3.4端口1
端口1
选择
几何实体层
边界
选择
边界68
方程
Settings
Description
Value
端口名称
1
端口波激励
开
端口输入功率
p
模式相位
0
指定沉积功率
关
在内部端口上激活狭缝条件
关
端口类型
用户定义
输入量
电场
传播常数
abs（kz）
电模式场
{E0x,E0y,0}
变量端口2
端口2
选择
几何实体层
边界
选择
边界62
方程
Settings
Description
Value
端口名称
2
端口波激励
关
模式相位
0
在内部端口上激活狭缝条件
关
端口类型
用户定义
输入量
电场
传播常数
abs（kz）
电模式场
{E0x,E0y,0}
变量周期性条件1
周期性条件1
选择
几何实体层
边界
选择
边界60,63,129,132
方程
Settings
Description
Value
周期性类型
Floquet周期
Floquet周期k矢量
用户定义
Floquet周期k矢量，x分量
kx
Floquet周期k矢量，y分量
ky
Floquet周期k矢量，z分量
0
将反作用力项应用于
所有物理场（对称）
约束方法
单元
变换为中间映射
自动
变量
2.3.5周期性条件2
周期性条件2
选择
几何实体层
边界
选择
边界61,64,74,77
方程
Settings
Description
Value
周期性类型
Floquet周期
Floquet周期k矢量
用户定义
Floquet周期k矢量，x分量
kx
Floquet周期k矢量，y分量
ky
Floquet周期k矢量，z分量
0
将反作用力项应用于
所有物理场（对称）
约束方法
单元
变换为中间映射
自动
2.4网格1
网格1
金属粒子
设置
描述
值
最大单元尺寸
20
最小单元尺寸
23.4
最小单元尺寸
关
曲率因子
0.6
曲率因子
关
狭窄区域分辨率
0.5
狭窄区域分辨率
关
最大单元增长率
1.5
最大单元增长率
关
定制单元尺寸
定制
2.4.1底衬（size2）
选择
几何实体层
域
选择
几何geom1
底衬
设置
描述
值
最大单元尺寸
0.2*wl/n2
最小单元尺寸
23.4
最小单元尺寸
关
曲率因子
0.6
曲率因子
关
狭窄区域分辨率
0.5
狭窄区域分辨率
关
最大单元增长率
1.5
最大单元增长率
关
定制单元尺寸
定制
2.4.2自由三角形网格1（ftri1）
选择
几何实体层
边界
选择
边界60–61,63–64
自由三角形网格1
2.4.3自由四面体网格1（ftet1）
选择
几何实体层
域
选择
域18–19,25
自由四面体网格1
2.4.4扫掠1（swe1）
选择
几何实体层
域
选择
域1–17,20–24,26–37
扫掠1
分布1
设置
描述
值
单元数
8
2.5绘图组
2.5.1电场（ewfd）
theta=3.1416,phi=3.1416lambda0
（1）=0.5µm多切面:
电场模（V/m）
2.5.2电场（ewfd2）
theta=0,phi=0.7854lambda0
（1）=0.5µm多切面:
电场模（V/m）
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