這是一個簡單但常見的超原子結構的案例：襯底上包含一個納米圓盤的雙重周期方形晶格。示例和參數(shù)均取自Berzins等的文章[1]，單元格在X和Y方向上均是周期性的。它包含一個位于基板上的圓盤(或圓柱體)，被背景材料包圍。本案例中的材料根據(jù)參考文獻選擇為硅(圓盤)、玻璃(襯底)和空氣(背景)。
線偏振平面波s偏光和p偏光從上方入射到光柵，用JCMsuite計算近場分布。
下圖所示為垂直入射平面波的波長為550nm時所顯示的近場和強度分布：
散射體外的場矢量和強度分布
兩個平面上的p偏光的場矢量以幾何形式疊加
后處理傅里葉變換(Fourier Transform)計算透射衍射階的振幅。后處理散射矩陣(Scattering Matrix）從傅里葉變換(Fourier Transform)中得到的平面波分解從而計算散射量。
光譜特性
在參考文獻 [1]中，對透射光譜進行了調(diào)整以提供顏色過濾。腳本data_analysis/run_scan_illumination.py的目的是重現(xiàn)文章中圖1的光譜圖。
相位分布
要改變透射波前的形狀，需要控制其相應的相位。對于一個給定的結構，我們從瓊斯矩陣中得到這個相位，這個矩陣是由后處理散射矩陣(ScatteringMatrix.)計算出來的。這為任意兩個線性獨立入射場的透射階的p和s偏振分量產(chǎn)生了一個復透射系數(shù)。它的相位是透射波相對于入射波的相移。雖然絕對相位很少引起人們的興趣，但它對原子參數(shù)和入射光的變化關系通常是令人感興趣的。
下圖描繪了透射系數(shù)的幅值和相位(由于對稱性，這與偏振性無關):
這個圖也是由腳本data_analysis/run_scan_illumination.py生成的。
納米片半徑和高度的變化會影響相位和透射率。這個光譜特性使用腳本data_analysis/run_scan_geometry.py來研究。在這里，納米片的直徑和高度發(fā)生了變化，并記錄了相位和透射的變化。
參考文獻
[1] Berzins, Jonas, Fabrizio Silvestri, Giampiero Gerini, Frank Setzpfandt, Thomas Pertsch, and Stefan MB Baeumer. “Color filter arrays based on dielectric metasurface elements.” In Metamaterials XI, vol. 10671, p. 106711F. International Society for Optics and Photonics, 2018.
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