记得刚入学那会,什么都不太懂。当时也没进实验室,老师管理的也就没那
么严,基本上就是自己看看文献什么的,所以研究方向并不怎么明确,就打算多
接触老师手底下的项目,看看自己到底喜欢什么。刚接触到电磁超材料方面内容
的时候,感觉这些东西很不接地气,尤其是老师让我学习的表面等离子体激元
(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)。理论的东西我就不写了,因为就算我写的
话,也是从别的文献或者书上复制粘贴的。而我现在想做的就只是说一下色散曲
线在仿真过程中的获得。因为我在刚接手的时候,百度了关于色散曲线的仿真,
内容挺少的,所以我愿意分享一些更实际的内容,希望大家能一同讨论和进步。
尽管和我现在的研究方向不一样,但是像我老师告诉我的“研究生阶段,学习的
是方法,真正做的内容以后可能完全用不到,整个过程的经验才是毕业后手上的
资本”。当然,本人能力有限,有什么问题还请各位及时告诉我,让我修改、进
步!
首先我使用的仿真软件是 CST 2014。和其他的仿真一样,首先要设置单位、
背景材料、工作频率,网格类型选择和求解模式,如图 1 所示。因为色散参数表
征的是一个周期结构表现出的物理特性,所以应该选择本征模式求解。
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(a)单位设置 (b)背景材料设置
(c)网格类型选择 (d)求解模式选择
图 1
接下来就是要自己根据自己所做内容的不同,建立相关的模型。建议大家在
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建模的时候多设置一些参数,这项修改模型简单,并且在 table 的数据会保存下
来,能够更好查看之前的数据。图 2 是我仿真中建立的模型(这里要感谢我一个
师兄,虽然我接触的 SPP 的内容不多,但是他一直在帮助我,只是我不太聪明,
依然有很多东西都不懂,这个模型就是他最早给我教我看色散参数时用的)。
模型建立完成,要设置边界条件,这个边界条件也是要根据自己使用确定的。
因为我做的这个模型,沿着 X 轴成周期结构的,所以在垂直与 X 轴的两个边界要
设置成周期结构边界。其他的四个边界都可使用电边界条件。图 3(a)显示了模
型边界条件的设置。而色散曲线应该是一个从 0°~180°角度参数扫描的结果,这
个角度的设置也在边界条件的菜单栏中。此时就能添加一个 angle 作为角度参数,
在扫参的时候让其从 0 变到 180。
图 2 仿真模型
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(a)边界条件
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(b)扫描角设置
(c)参数栏
这时候,就可以添加要扫描的参数并添加后处理仿真结果,即色散曲线。如
图 4 所示。
图 3 边界条件的相关设置
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(a)扫描参数添加
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(b)添加所需后处理结构
图 4 扫描参数添加与后处理
最后,回到扫描参数页面,点击 start 就可以了。
扫参结束后,在导航树下的 table 里就能找到自己模型仿真后的色散曲线了!
图 5 可以看出这个色散曲线,可以导出数据分析截止频率或者与光线色散曲线对
比,确定其模式。
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图 5 扫参后结果
个人认为,仿真的参考价值还是很高的,当然不反对有的人说一些大牛完全
就是靠经验,甚至有的根本就不会仿真软件。但很多还是初学者,有些东西就得
需要计算机辅助去完成,所以 CST、HFSS、Feko 这些电磁方面常用的软件,多接
触下没什么坏处,而且会给出不错的参考。一些个人意见,莫喷。而且,我也属
于比较渣的类型,有问题可以和我讨论,主要还是为了学习!
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