CST纳米光学 --- LSPR局部等离子激元共振,消光截面ECS,法诺共振

这期我们用自带的Drude散射粒子,计算消光截面。

查看模型,内核是Silica二氧化硅,正常的介质材料,半径是38纳米:

外围是Drude模型的金属材料包裹,半径48纳米,该材料的参数可由宏Materials->CreateDrude Material for Optical Applications计算并生成材料。

激励是X极化的平面波,边界用对称边界:

波长是300-800nm,对应频率(THz)输入:

后处理中模板自动添加频率转波长的全部结果,也可自己添加该后处理,得到常用的光学结果非常方便。

  1. 时域TD

时域网格对金属外层及附近进行本地网格加密:

需要设置宽频的远场监视器,才能自动计算全散射截面(Total RCS)和全吸收截面(Total ACS)

  1. 频域FD

频域要设置多个频点的远场:

两种求解器结束后,结果中都有两组截面的结果,1D下面的是频率结果,Table下面的是波长结果:

为了得到消光截面(Extinction Cross Section),我们需要将RCS和ACS相加,后处理Mix Template:

Evaluate过后,便可在Tables中得到ECS:

可以在1D结果中创建新的文件夹,然后将时域频域两个结果拷贝进来一起比较,可见结果非常接近;继续加密和提高精度会匹配的更好。

从消光截面可知,该散射体(也是吸收体)在580THz左右有震荡,光比较难透过(消光)。这就是局部表面等离子激元的效果。可查看该电场:

关于之前写的如何获取散射场的案例,用的也是金属球:

散射近场提取和散射截面-法诺共振球

同样添加多个远场,可用频域F或积分方程I求解器求解其散射截面:

可见有两个震荡频率,这就是法诺共振:背景和共振散射之间的干涉产生非对称线形。

小结:

1)纳米光学广泛应用在涂层,传感,隔离,图像处理,以及超材料,超表面等等。

2)微观的电磁可用CST计算,T,F,I求解器均可用于计算散射。

3)散射截面RCS,吸收截面ACS和消光截面ECS需要定义远场监视器,自动计算。

【推荐内容】

为什么CST波导端口线阻抗会随着频率而变化https://www.think-s.com/CAE?article_id=1296

CST电磁仿真软件安装及下载问题汇总https://www.think-s.com/CAE?article_id=1299

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