十字结构参数生成器

AOM文章手性BIC十字结构内容复现可以基于这个结构来任意更换材料或者结构实现自己的设计包括透过CD和反射CD的计算透射反射计算电磁场分析等所见即所得手性BIC结构在光子学领域最近火得不行尤其是十字交叉结构的设计自由度特别高。咱们今天直接上手搞个简化版复现用Python和Lumerical脚本混合操作。先来搭个基础十字结构——记住关键参数不是随便来的得让对称性破缺到刚好产生BIC。import numpy as np def cross_params(wavelength): period wavelength * 1.2 # 周期要略大于工作波长 arm_width period / 4.5 # 臂宽影响模式耦合 height wavelength * 0.8 # 厚度决定模式局域性 return {period: period, arm_width: arm_width, height: height} print(cross_params(1550e-9)) # 1550nm通信波段跑这个能快速确定结构初始参数period1.86μm这种量级。注意这里arm_width故意设置成非对称比例后面做手性调整时会更容易调出CD响应。接下来在FDTD里布结构重点看模式激发情况。用Lumerical的脚本控制扫参# Lumerical FDTD自动化脚本片段 sim fdtadd(FDTD) sim.set(x span, params[period]) sim.set(y span, params[period]) cross sim.addrect() cross.set(x span, params[arm_width]) cross.set(y span, params[arm_width]*3) # 纵臂比横臂长打破对称 cross.set(material,SiN) # 可替换为GaAs等非线性材料这里故意让纵臂长度是横臂的3倍制造结构不对称性。实际调试时这个比例得微调直到看到透射谱里出现劈裂的共振峰——那说明BIC开始转化了。AOM文章手性BIC十字结构内容复现可以基于这个结构来任意更换材料或者结构实现自己的设计包括透过CD和反射CD的计算透射反射计算电磁场分析等所见即所得算圆二色性(CD)的核心在于左右旋圆偏振光的吸收差。用下面这个公式在数据处理时实现# 计算CD值 def calculate_CD(T_L, T_R): return (T_R - T_L) / (T_R T_L) * 100 # 百分比形式 # 示例数据 trans_left [0.35, 0.42, 0.28] # 左旋透射率 trans_right [0.62, 0.55, 0.33] # 右旋透射率 cd_values [calculate_CD(L,R) for L,R in zip(trans_left, trans_right)] print(fCD峰值:{max(cd_values):.1f}%)实测中发现当CD超过20%时结构的手性响应已经非常明显。注意在谐振波长附近会出现CD值的突变这个特征峰的位置和BIC模式直接相关。电磁场分布最能说明问题。用pyplot画截面场图时重点关注十字交叉点的场增强# 电场分布可视化 import matplotlib.pyplot as plt E_data np.load(cross_Efield.npy) # 从仿真导出数据 plt.imshow(np.abs(E_data[:,:,50]), cmapjet, extent[-0.5,0.5,-0.5,0.5]) plt.colorbar(label|E| (V/m)) plt.title(共振态电场分布) plt.show()当看到电场集中在十字中心并呈现涡旋状分布时说明成功激发了轨道角动量模式——这是产生强手性响应的标志。如果电场分布对称性太高得回去调结构参数。换材料玩花样的话记得改折射率参数。比如用GaAs替换SiN时注意在脚本里加上色散模型material GaAs fd.setmaterial(material, sim.cross) if material GaAs: fd.setmaterial(GaAs (Aspnes), sim.cross) # 调用内置色散模型实测发现半导体材料在近红外波段的CD响应比介质材料强3-5倍但吸收损耗也会增加需要做取舍。最后提醒反射CD的计算要把探测器放在背面透射CD则要在传播方向设置监测器——放错位置会得到完全相反的结果。