CST分析表面等离子极化激元SPP实例（6）- 一维光栅耦合，MIM结构，TM模激发

这期我们继续看一下衍射光栅的高阶衍射、衍射效率、反射率。 

使用等离子波导模板，这期要看的就是模板这个彩图的案例：           

材料库取金和银：

定义氧化铝，介电为折射率平方：

画个金底：

移动WCS到上端，画个圆柱切掉金底，圆心和半径的关系决定了这个光栅的深度是20nm：

选择两个边，改圆滑：

复制上移，材料为银，不做布尔运算：

银材料复制上移，材料为Al2O3，不做布尔运算：

氧化铝复制上移，材料为金，这回可Trim切去多余的金：

用重叠检查：

金底插入银和氧化铝：

给四个部分重命名：

各自厚度：

边界是unit cell，Z-是电，Z+是open add space，模式为两个：

扫描角放53度：

求解器计算一个频点：

仿真结束后，查看电场：

TE模：

TM模：

可见只有TM模可以激励起SPP。

从反射率我们也可以看出，TM模反射率较低，因为能量去了金属－氧化铝－金属这样的MIM三明治中。

下面我们参数扫描光栅周期和入射角，简单看看光栅激励SPP的条件。进入金底的历史树，改周期宽度：

进入边界扫描角，改成参数：

然后参数扫描：

扫描结束后，可将离散的数据点画成０D曲线：

调整格式：

也可后处理调整格式，比如固定width=130 , X轴改变theta：

最后得到这样的反射曲线，可见周期越宽，所需要的theta入射角越大，才能最好的激励出表面波模式，符合光栅的表面等离子激元的匹配条件。

参考：Preiner,M. J., Shimizu, K. T., White, J. S., & Melosh, N. A. (2008). Efficientoptical coupling into metal-insulator-metal plasmon modes with subwavelengthdiffraction gratings. Applied Physics Letters, 92(11), 113109.doi:10.1063/1.2898509 

小结：

１.  光栅结构加平面波可用于激励plasmon。

２.  MIM三明治结构是常用的plasmon波导。

３.  Floquet端口模式对应光栅衍射的每个模式。