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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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

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然后在屏幕右侧的“ObjeCt”一栏中选中“HeXagOnalIattiCePCarray”，点击“InSert”进行添加。

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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

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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。

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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。

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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。

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3.添加平面光源。

在“SOurCe”下拉菜单中选择“PIaneWaVe”，如下图所示。

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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。

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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。

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对monitor进行设置。

在“general”下勾选“OVerridegolobalmonitor

Setting”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“advaneed”选项，保持默认设置不变。

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ZSP^rL（pn）0

I■鹤IJjn）0.515

F弓Pg（IJfo1.9S564

C_*nc«l

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。

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5.添加仿真区域。

点击"SimUIation”添加仿真区域。

如下图所示。

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λttri⅛uteE

CIPnlPOntnl

ObjeCtSTree

XXYView

Sro⅞ιpE

Arii⅞l>rliE

InPdrIt

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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

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XimUlflL⅞iontin>⅞ffl）>200

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G⅛fi⅞r∣⅛l

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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

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Timestep

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