VirtualLab专题实验教程-1.超表面纳米柱及其相位分析
目录
- 前言
- 一、超表面是什么？
- 二、2021试用版仿真
- 1、建立光路图与平面波设置
- 2、纳米柱设置
- 3、光栅级次分析器设置
- 4、参数仿真
- （1）、大范围体验式观察
- （2）、按文献参数观察
- 总结
前言
大创团队成员陆续进入考研阶段，已经许久没有更新，今天有一个比较好玩的超表面拿出来给大家分享，结合了讯技光电官方给出的技术文档。本次试验仅适用于试用版（7.6.1.18版可能存在一些版本问题无法操作）。
一、超表面是什么？
待续。
本文的参数基础参见Khorasaninejad, Mohammadreza教授发表的文章Polarization-Insensitive Metalenses at Visible Wavelengths链接: link
二、2021试用版仿真
1、建立光路图与平面波设置
在光栅工具箱中选择纳米柱光栅的构建。
得到已经配置好的光路图。
修改平面波的波长为405nm。
2、纳米柱设置
然后编辑纳米柱光栅。先设置基本的厚度为0，然后因为我们想做沿着光路方向（从左往右）的透射型光栅，因此激活后表面堆栈，进入其编辑界面。
在编辑窗口里增加平面（类似之前的OIS元件链接: link）
注意添加两个平面，然后让平面2和平面1有400nm的距离。
改变平面1后表面的材料为纳米柱材料。如此可以对纳米柱进行设置。
点击小铅笔，进入编辑窗口。
纳米柱的基底材料指的是把纳米柱放在什么样的环境里进行试验，所以按照正常状态设置成空气即可。
然后设置纳米柱本身的材料。直接选择成以一个折射率常数来定义即可。
认为是折射率为2.63的固体。
然后具体设置纳米柱的形状和间隔。
详细的参数定义请参考这幅图（点击蓝色的i可激活）
如此纳米柱的结构便设置完成。
接下来设置堆栈周期，需要让堆栈周期和刚才设置好的纳米柱材料也即纳米柱的周期保持一致。
然后纳米柱光栅的部分便设置完成。
3、光栅级次分析器设置
打开光栅级次分析器。
勾掉反射，只研究透射级次，只勾选上单个级次输出。
在单个级次输出的界面下选择级次，只保留0级次。勾选上对效率的考虑，只研究Ex分量上的瑞利系数。
4、参数仿真
（1）、大范围体验式观察
然后改变纳米柱的直径进行研究，在Standard模式下，同时改变Diameter X和Diameter Y,设置观察范围如下。
参数仿真完成得到2幅图。
观察瑞利系数的相位图，并使之平滑。
在场操作下，把相位单独提取出来。
把相位曲线和效率曲线合并得到。（两图合并请参考之前的教程链接: link）
调整一下左上角图例所在的位置。
得到下图，如此有对相位的需求，可以很容易地根据此曲线索引得到对应直径的纳米柱。
值得一提的是，其衍射效率在100步之前，也即50至150nm的范围比较好，同时这个范围内的纳米柱相位是覆盖了2个相位的。因此不妨以此直径范围的纳米柱为索引来满足设计需求。
（2）、按文献参数观察
与（1）相同，只有（1）的结果的一部分。不做过多赘述。
最终两图叠加得下图。
总结
本篇由大创团队成员：唐艺恒、扶杨玉、黄一诺、李思潼、明玥共同完成。
此篇为工程案例的首次探索，以超表面为研究对象，确实遇到各种问题，希望大家感兴趣的尝试后能够一起讨论看看。