COMSOL 5.4模拟：表面等离激元线光栅的折射与衍射分析

在COMSOL Multiphysics 5.4版本中，该模型专注于研究表面等离激元线光栅现象。该模型基于平面电磁波对电介质基板上的线光栅进行模拟，主要关注折射、镜面反射以及一阶衍射的透射和反射系数。模型中，光栅由金线构成，金线间的距离（光栅常数）为d，且光波在通过折射率为nα的介质后以角度入射到光栅上。 模型的关键部分包括理解光的传播特性，特别是当波长较短，与光栅常数相比时，可能会出现光的衍射现象。图2展示了两个相邻光栅单元间的一阶透射光束的几何路径长度，其长度与光的波长和折射率有关。相长干涉的判断依据是两条路径的光路长度差应为真空波长的整数倍，即满足公式(1)和(2)。 镜面反射和一阶衍射遵循特定的反射角和透射角条件。当入射角为垂直或临界入射时，特殊公式用于计算相关系数。图3展示了反射光路的几何路径长度，而只有当m=0时，才会出现镜面反射，这符合表达式(3)和(4)中的条件，意味着不存在二阶或更高阶的反射衍射光束。 这个模型的操作说明主要针对一阶衍射，适用于满足(2)中条件的情况。它提供了一个实用工具，帮助研究者理解和预测光在表面等离激元线光栅中的行为，这对于光电子学、纳米光学和集成光子学等领域具有重要意义。在COMSOL Multiphysics 5.4的环境下，用户可以利用这个模型进行精确的数值模拟，以优化光栅设计或分析光波调控现象。