抗反射超材料SRR涂層透射反射CST分析實例

雖然Floquet寫了這么多文章，最近發現還是很多人搞不懂Floquet端口仿真多層材料的透射反射問題，尤其是仿的哪些界面和怎么計算界面處的相位。

使用周期結構模板：

畫個spacer基底，材料新定義，介電1.5，損耗0.01：

WCS放中間，畫個SRR，材料新定義：

可通過substract相減完成建模，具體步驟省略：

邊界換成open，這樣我們好控制距離：

此時Zmin緊貼材料，所以我們仿真是一個“空氣---介質”界面，如果Zmin沒有緊貼，仿真的就是“空氣---介質---空氣”兩個界面，這個很多人還搞不清楚區別：

計算相位要將端口參考到界面，這樣相位是純界面處的相位！

適當增加精確度：

由于Zmin端口接觸的材料有損耗，我們需要將波導端口忽略損耗：

開始仿真。我們可新建1D結果文件夾，將S11復制進來，重命r12:

添加后處理，將S11相位unwrap，然后換成rad單位：

也新建文件夾保存相位結果：

下面我們看該圖層的第二部分。WCS對齊背部中間，新建十字“網格”結構：

新建材料：

添加GaAs的基底：

然后將之前的SRR和spacer排除仿真：

此時Zmax參考到十字網格，Zmin緊貼基底，這樣仿真還是一個“空氣---介質”的界面：

仿真結束后，將S11結果復雜粘貼到S11：

將后處理相位結果復雜粘貼到S11 phase：

S11看linear：

S11 phase看real：

與文獻一致：

下面我們看完整的涂層，將SRR和spacer加回來仿真：

對spacer厚度進行參數掃描：

雖然模板以及給出反射率透射率結果，但是橫坐標是波長。如果我們要頻率，最直接的還是手動后處理啦：

與文獻一致：

spacer=13um時的吸波效果：

2THz的反射效果：

小結：

1）波導端口（包括Floquet端口）是吸波的，貼在材料上和沒貼在材料上仿真的內容是不一樣的。需要先想清楚，我們要仿真哪個或哪些個界面的反射和透射。

2）反射系數是reflection coefficient, S11;  反射率是reflectance，S11平方，不一樣。

3） 可能有人問了，這里GaAs的基底厚度為什么隨意定義呢？GaAs這里無損，所以對S21的振幅沒有影響，厚度對S21相位有影響，我們也沒看它；因為端口貼上去，相當于無限拓展，所以對另一邊的S11反射相位沒有影響。為什么spacer厚度有影響呢？因為spacer兩邊的界面都有反射透射，自然有影響。說白了，還是看仿幾個界面。這里最后完整結果是兩個界面“空氣---spacer---GaAs”，不是“空氣---spacer---GaAs---空氣”三個界面哦!

參考文獻：Chen, H.-T., Zhou, J., O’Hara, J. F.,Chen, F., Azad, A. K., & Taylor, A. J. (2010). Antireflection Coating UsingMetamaterials and Identification of Its Mechanism. Physical Review Letters,105(7). doi:10.1103/physrevlett.105.073901