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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 功能材料 » 光学材料 » 【求助】请问Comsol能模拟表面等离子体激元吗
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freewillsk

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小木虫:)(金币+2,VIP+0):3q 12-29 20:48
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Originally posted by 夕阳西下 at 2009-12-28 15:39:

激发sp肯定要满足一定的条件才行，软件中的实例应该是在满足这些前提的条件下直接模拟的。

没看出来，例如模拟光在双面金属包覆的空气波导中传播，入射光就设为由波导端面外垂直入射的一般平面波，按说波矢不匹配啊，难道是默认为已激发表面等离子？
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11楼2009-12-28 17:02:22
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guanbin16

木虫 (小有名气)
应该可以！
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12楼2010-02-03 11:20:06
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shunping06

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GrasaVampiro(金币+30):千金易得一言难求，再次要求你做本版顾问 2010-02-04 04:43
GrasaVampiro:看来大侠是SPR和SERS的高人啊，邀请你做专题，物理版，金币你开 2010-02-04 04:47
激发SP与否可以通过模拟结果进行判别，最有效直接的办法是计算远场谱、电荷密度分布等等这些量来判别。但对两个无穷大的平面金属-介质-金属（MIM）结构，用平面波在中间介质直接照射那肯定激发不了，如果你发现模拟结果是激发了SP，那可以肯定的是边界条件没有设置正确。
但如果选择在端面激发，此时其实已经不是无穷大的MIM，对称性也被破坏，那用平面波是完全可以激发的。这可以理解为端面提供了delta_k使得动量匹配。
引用回帖:
Originally posted by freewillsk at 2009-12-28 17:02:22:


没看出来，例如模拟光在双面金属包覆的空气波导中传播，入射光就设为由波导端面外垂直入射的一般平面波，按说波矢不匹配啊，难道是默认为已激发表面等离子？

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13楼2010-02-04 11:36:04
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GrasaVampiro

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SERS，SPR模拟里有个严重问题，介电常数，当币金属的尺度小到一定程度时，产生mott相变，介电常数与体材时的大不一样，可是要不知道物理含义，不深究，只用comsol，matlab之类软件，在小尺度里一样能得到结果，可是没有物理意义，因为这已经不是FDTD或者FEA之类的问题了
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从此不问江湖事
14楼2010-02-04 11:51:16
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GrasaVampiro

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我的想法是DFT和FEA的混合模拟，不知高人看法如何，貌似还没人做过
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从此不问江湖事
15楼2010-02-04 11:53:34
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shunping06

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GrasaVampiro(金币+10): 2010-02-09 04:24
确实是这样。介电常数这些都是宏观量，在很小的体系（<10nm）一般认为不再适用，当然具体是多少则没有普适的尺寸。一般来说需要根据材料的性质加以修正，如版主所说的mott相变（这个我不熟）。对常见plasmonic材料来说，一般认为电子表面散射是主要因素，可以通过修改自由程进行修正。
另一方面，对于gap plamson这类coupling结构，当体系足够小，那么将产生tunneling，这会大大降低电磁场增强（这里的降低是指与用经典方法如FEM，FDTD等相比而言）。也就是说此时经典理论也不再适用。
引用回帖:
Originally posted by GrasaVampiro at 2010-02-04 11:51:16:
SERS，SPR模拟里有个严重问题，介电常数，当币金属的尺度小到一定程度时，产生mott相变，介电常数与体材时的大不一样，可是要不知道物理含义，不深究，只用comsol，matlab之类软件，在小尺度里一样能得到结果，可 ...

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16楼2010-02-05 10:16:07
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shunping06

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GrasaVampiro(金币+10): 2010-02-09 04:24
这是可以实现的，但将DFT与FEA在一起却不是一个很好的选择，因为一般条件是不可能达到计算需求的。打个比方，现需要计算一个10nm大的颗粒，这恐怕DFT够呛。而且最终还是要通过模型或者假设来转换成为一个可以用于经典计算的宏观量。
有一个办法可以很好地解决这个矛盾，那就是引入非局域的介电常数，自然就可以引入各种各样的相互作用了，实现起来也不难。
引用回帖:
Originally posted by GrasaVampiro at 2010-02-04 11:53:34:
我的想法是DFT和FEA的混合模拟，不知高人看法如何，貌似还没人做过

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17楼2010-02-05 10:24:33
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freewillsk

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Originally posted by shunping06 at 2010-02-04 11:36:04:
激发SP与否可以通过模拟结果进行判别，最有效直接的办法是计算远场谱、电荷密度分布等等这些量来判别。但对两个无穷大的平面金属-介质-金属（MIM）结构，用平面波在中间介质直接照射那肯定激发不了，如果你发现模 ...

多谢高人指点，但我还不太明白，能否说得更详细一点，你所说的“用平面波在中间介质直接照射”与“端面激发”有什么区别？端面又怎样端面提供delta_k使得平面波能激发SP？
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18楼2010-02-09 09:02:57
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GrasaVampiro(金币+10): 2010-02-09 04:25
在端面激发（这里不考虑很大的端面，只考虑波长量级的端面），首先边界条件就不同了，侧面的边界条件在这个地方当然不在适用，此时不但可以激发propagating的SP，localized的模式其实也有。
之所以激发可以有多种理解，不同理解本质都是一样的。比如先由端面散射平面波，而散射光中有很多波矢k分量（大小、方向），其中自然有些分量满足propagating SP的动量条件而将其激发。
同样你也可以理解为是由端面产生的附加动量，打光给‘反射’进波导里头，麻烦自己动手画个三角形就可以看出来了。
引用回帖:
Originally posted by freewillsk at 2010-02-09 09:02:57:


多谢高人指点，但我还不太明白，能否说得更详细一点，你所说的“用平面波在中间介质直接照射”与“端面激发”有什么区别？端面又怎样端面提供delta_k使得平面波能激发SP？

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19楼2010-02-09 11:00:56
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freewillsk

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Originally posted by shunping06 at 2010-02-09 11:00:56:
在端面激发（这里不考虑很大的端面，只考虑波长量级的端面），首先边界条件就不同了，侧面的边界条件在这个地方当然不在适用，此时不但可以激发propagating的SP，localized的模式其实也有。
之所以激发可以有多种 ...

恩，谢谢！我还想请教下在MIM中传输的电磁模式一定是SP吗？假如我的光源直接就设在MIM波导当中，即===》====，（===为波导，》为光源），这时模拟出来的电磁传播是否是SP呢？
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20楼2010-02-09 14:55:14
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