CST納米光學(xué)實(shí)例（1）- SPP近場(chǎng)激發(fā)，石墨烯，納米電偶極子
表面等離子激元震蕩SPR也可以通過(guò)近場(chǎng)的納米天線(xiàn)激發(fā)，這期我們看看石墨烯（Graphene）的圓盤(pán)仿真SPR。
用等離子激元模板，用宏工具定義石墨烯：
該宏會(huì)生成兩個(gè)石墨烯的材料，一個(gè)是表面阻抗類(lèi)型，適合無(wú)厚度的二維材料，另一個(gè)是多階色散類(lèi)型，適合有一點(diǎn)厚度的三維材料。
可查看材料曲線(xiàn)，下面還有一個(gè)表面電導(dǎo)率的曲線(xiàn)，這個(gè)的倒數(shù)就是表面阻抗用的曲線(xiàn)。
還有一些石墨烯的參數(shù)自動(dòng)生成，其中石墨烯的厚度參數(shù)要和三維材料一致(如果用色散模型）。
下面我們開(kāi)始建模，畫(huà)一個(gè)二維的圓盤(pán)：
開(kāi)啟WCS，上移圓盤(pán)半徑百分之一的高度，此處為納米電偶極子中心。
偶極子尺寸如下，端口阻抗為5000歐姆，所以很少量的電磁波輻射到遠(yuǎn)場(chǎng)。
添加很多遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)視器，因?yàn)槲覀円?jì)算輻射功率的曲線(xiàn)，所以要很多遠(yuǎn)場(chǎng)頻點(diǎn)：
邊界為open（add space），可用磁邊界對(duì)稱(chēng)：
初始網(wǎng)格比較粗糙：
根據(jù)天線(xiàn)尺寸，我們可以限定最小網(wǎng)格尺寸：
加密網(wǎng)格尺寸比：
本地加密石墨烯:
加密后網(wǎng)格（未進(jìn)行自適應(yīng)）：
由于遠(yuǎn)場(chǎng)頻點(diǎn)眾多，我們可用頻域fast reduced order 算法；由于輻射功率非常小，我們需要調(diào)高精度：
開(kāi)始仿真。大概10THz的帶寬，幾百個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)，筆記本計(jì)算約10分鐘。查看不同頻率遠(yuǎn)場(chǎng)：
查看輻射功率曲線(xiàn)，可見(jiàn)輻射功率總體都很低，但由于近距離的石墨烯，有些頻率的輻射發(fā)生增強(qiáng)，也就是表面等離子激元震蕩效果。為了更好的觀察輻射功率，我們另仿真該天線(xiàn)空間輻射，然后將該輻射功率對(duì)其歸一化。
將圓盤(pán)改成真空，仿真。
將兩個(gè)功率曲線(xiàn)相除，可見(jiàn)某些頻率的輻射加強(qiáng)幾十倍：
最后看一下石墨烯的波散射，電場(chǎng)Z分量：
4.5THz:
9.3THz:
參考：Balaban,M. V., Shapoval, O. V., & Nosich, A. I. (2013). THz wave scattering by agraphene strip and a disk in the free space: integral equation analysis andsurface plasmon resonances. Journal of Optics, 15(11), 114007.doi:10.1088/2040-8978/15/11/114007
小結(jié)：
1. CST宏工具方便建立石墨烯材料模型, 模型基于：L. Falkovsky, “Optical properties of graphene”, Journal ofPhysics, 2008
2. 頻域FRO適合多遠(yuǎn)場(chǎng)計(jì)算。
