CST 表面等离子极化激元 SPP --- 光脊波导与缝隙波导的转换

上期我们介绍了表面等离子体波的波导：

 仿真实例062：表面等离极化激元SPP --- IMI有效折射率，截断边界模， 缝隙波导

这期我们看下传统硅光波导与表面等离子体波的波导的转换。

使用等离子激元波导模板：

添加金材料做为缝隙波导：

材料库中也有硅和二氧化硅用于光脊波导。

搜索硅和二氧化硅，然后下载 CSV 格式的材料数据：

 然后 CST 中运行宏，导入两个材料的数据：

给材料重新命名，查看其色散曲线： 

下面开始建模，二氧化硅基底，然后 WCS 放上面：

再画金材料波导，添加参数：

将 WCS 移至该处：

用 Extrude 功能，输入参数化坐标，切出金属波导： 

 同样，用 Extrude 画出硅核波导：

  可将边缘改圆滑一些：

由于该缝隙较大，SPP 有漏波，这里我们就不给缝隙波导端口，而是用平面计算缝隙附近的功率。旋转 WCS，然后画一个空气片： 

硅波导是端口 1，电边界：

其他边界为 open，XZ 平面是电边界对称，这样才能让基本模电场是 Y 方向，符合缝隙波导 MIM 的表面积等离子体模式。

求解器仿真一个频率： 

仿真结束后查看电场 Y 分部： 

 下面对空气片的面进行功率积分计算：

可将结果转换成 0D，方便参数扫描：

可见功率为 0.13 左右，考虑到端口功率是 0.5W，这个效率在 30%左右。

下面举例扫描某参数，比如缝隙开口的宽度： 

小结：

1.    本案例对比传统硅核波导和金属表面等离子激元波导，

2.    介绍了如何从网络上得到光频仿真相关的材料数据然后导入 CST 中。

3.    后处理查看某一个截面的功率。

参考：

Han, Z., Elezzabi, A. Y., & Van,V. (2010). Experimental realization of subwavelength plasmonic slot waveguideson a silicon platform. Optics Letters, 35(4), 502.doi:10.1364/ol.35.000502 

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