CST分析表面等離子極化激元SPP實例（3）- 光脊波導與縫隙波導的轉換

這期我們看下傳統硅光波導與表面等離子體波的波導的轉換。 

使用等離子激元波導模板：                 

添加金材料做為縫隙波導：

材料庫中也有硅和二氧化硅用于光脊波導，但這次我們用網上的數據：http://refractiveindex.info/

搜索硅和二氧化硅，然后下載CSV格式的材料數據：

然后CST中運行宏，導入兩個材料的數據：

給材料重新命名，查看其色散曲線：

下面開始建模，二氧化硅基底，然后WCS放上面：

再畫金材料波導，添加參數：

將WCS移至該處：

用Extrude功能，輸入參數化坐標，切出金屬波導：

同樣，用Extrude畫出硅核波導： 

可將邊緣改圓滑一些：

由于該縫隙較大，SPP有漏波，這里我們就不給縫隙波導端口，而是用平面計算縫隙附近的功率。旋轉WCS，然后畫一個空氣片：

硅波導是端口1，電邊界： 

其他邊界為open，XZ平面是電邊界對稱，這樣才能讓基本模電場是Y方向，符合縫隙波導MIM的表面積等離子體模式。

求解器仿真一個頻率： 

仿真結束后查看電場Y分部：

下面對空氣片的面進行功率積分計算：

可將結果轉換成0D，方便參數掃描：

可見功率為0.13左右，考慮到端口功率是0.5W，這個效率在30%左右。

下面舉例掃描某參數，比如縫隙開口的寬度：

小結：

1.    本案例對比傳統硅核波導和金屬表面等離子激元波導，

2.    介紹了如何從網絡上得到光頻仿真相關的材料數據然后導入CST中。

3.    后處理查看某一個截面的功率。

參考：

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