基于新型 GS-FDTD 方法的色散非线性二维材料计算分析
光学
2019-03-12 v1
摘要
本文提出一种用于建模含色散与非线性二维（2D）材料纳米结构的数值新方法，通过将非线性广义源（GS）引入时域有限差分（FDTD）方法实现。从刻画二维材料中非线性过程（如二次与三次谐波生成）的非线性电流表达式出发，我们证明此类纳米结构的非线性响应可严格地通过两次线性仿真确定。第一次仿真中，计算系统受脉冲入射波激发的线性响应；第二次中，系统受非线性广义源激发，而该源由第一次线性仿真算得的线性近场决定。这一新方法特别适用于分析色散与非线性二维材料，如石墨烯与过渡金属硫族化物，主要因为不同于多数替代方法，它不需要二维材料的厚度。为考察所提 GS-FDTD 方法的精度并展示其通用性，计算了石墨烯光栅的线性与非线性响应，并与替代方法所得结果比较。重要的是，所提 GS-FDTD 可推广到三维体非线性，使其成为设计与分析更复杂纳米器件的强有力工具。
引用
@article{arxiv.1903.03715,
title = {Computational Analysis of Dispersive and Nonlinear 2D Materials by Using a Novel GS-FDTD Method},
author = {Jian Wei You and Edward Threlfall and Dominic F. G. Gallagher and Nicolae C. Panoiu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.03715},
year = {2019}
}
备注
11 pages, 6 figures