抗反射超材料SRR涂层透射反射CST分析实例

虽然Floquet写了这么多文章，最近发现还是很多人搞不懂Floquet端口仿真多层材料的透射反射问题，尤其是仿的哪些界面和怎么计算界面处的相位。

使用周期结构模板：

画个spacer基底，材料新定义，介电1.5，损耗0.01：

WCS放中间，画个SRR，材料新定义：

可通过substract相减完成建模，具体步骤省略：

边界换成open，这样我们好控制距离：

此时Zmin紧贴材料，所以我们仿真是一个“空气---介质”界面，如果Zmin没有紧贴，仿真的就是“空气---介质---空气”两个界面，这个很多人还搞不清楚区别：

计算相位要将端口参考到界面，这样相位是纯界面处的相位！

适当增加精确度：

由于Zmin端口接触的材料有损耗，我们需要将波导端口忽略损耗：

开始仿真。我们可新建1D结果文件夹，将S11复制进来，重命r12:

添加后处理，将S11相位unwrap，然后换成rad单位：

也新建文件夹保存相位结果：

下面我们看该图层的第二部分。WCS对齐背部中间，新建十字“网格”结构：

新建材料：

添加GaAs的基底：

然后将之前的SRR和spacer排除仿真：

此时Zmax参考到十字网格，Zmin紧贴基底，这样仿真还是一个“空气---介质”的界面：

仿真结束后，将S11结果复杂粘贴到S11：

将后处理相位结果复杂粘贴到S11 phase：

S11看linear：

S11 phase看real：

与文献一致：

下面我们看完整的涂层，将SRR和spacer加回来仿真：

对spacer厚度进行参数扫描：

虽然模板以及给出反射率透射率结果，但是横坐标是波长。如果我们要频率，最直接的还是手动后处理啦：

与文献一致：

spacer=13um时的吸波效果：

2THz的反射效果：

小结：

1）波导端口（包括Floquet端口）是吸波的，贴在材料上和没贴在材料上仿真的内容是不一样的。需要先想清楚，我们要仿真哪个或哪些个界面的反射和透射。

2）反射系数是reflection coefficient, S11;  反射率是reflectance，S11平方，不一样。

3） 可能有人问了，这里GaAs的基底厚度为什么随意定义呢？GaAs这里无损，所以对S21的振幅没有影响，厚度对S21相位有影响，我们也没看它；因为端口贴上去，相当于无限拓展，所以对另一边的S11反射相位没有影响。为什么spacer厚度有影响呢？因为spacer两边的界面都有反射透射，自然有影响。说白了，还是看仿几个界面。这里最后完整结果是两个界面“空气---spacer---GaAs”，不是“空气---spacer---GaAs---空气”三个界面哦!

参考文献：Chen, H.-T., Zhou, J., O’Hara, J. F.,Chen, F., Azad, A. K., & Taylor, A. J. (2010). Antireflection Coating UsingMetamaterials and Identification of Its Mechanism. Physical Review Letters,105(7). doi:10.1103/physrevlett.105.073901