偶极近似下描述纳米颗粒晶格的傅里叶模方法
光学
2019-10-08 v3
摘要
严格耦合波分析(RCWA)是研究多层垂直不变周期结构光学性质的有效工具。然而,由于局域场中的高梯度,它无法处理小颗粒阵列。在本文中,我们实现离散偶极近似(DDA)以构建共振纳米颗粒阵列的散射矩阵。这极大加快了计算速度,从而为进一步在RCWA框架下充分考虑含小型周期嵌入物的各类层状结构提供了可能。我们详细研究了该方法的三个主要阶段:单纳米颗粒极化率张量的计算、该颗粒在晶格中的有效极化率,以及用于常规RCWA方法进一步集成的相应层散射矩阵。我们考虑嵌入均匀环境、置于光波导内部及表面的等离激元晶格,并将结果与实验论文对比,展示了所提方法的性能。我们观察到局域表面等离激元共振(LSPRs)和晶格等离激元共振(LPRs)现象及其与光子导模的杂化。通过与其他计算方法对比,显示了本方法的高精度与快速收敛。通过对误差随结构参数依赖性的探究,确定了该近似方法的典型适用极限。
引用
@article{arxiv.1812.11359,
title = {Fourier modal method for the description of nanoparticle lattices in the dipole approximation},
author = {Ilia M. Fradkin and Sergey A. Dyakov and Nikolay A. Gippius},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.11359},
year = {2019}
}