几何相位超原子中：偏振转换效率与旋转角相关

- March 26, 2024 at 12:15 pm
  
  Tina19
  Subscriber
  
  我使用SiN矩形柱作为几何相位超表面的超原子，在超原子仿真中，我设置x、y偏振光入射来模拟右旋圆偏光（RCP）入射，计算出射的RCP和LCP分量，并计算偏振转换效率PCR。如图1所示。
  我发现固定矩形柱的长、宽，只旋转柱子的旋转角（扫描范围为0~180度），PCR也会随着旋转角改变而改变，且呈现关于90度对称的规律，如下图所示，其中旋转45度是PCR变化最大。然而根据几何相位的调制原理（如下式所示），当超原子的几何参数确定后，两个轴向复透射率已经被确定，因此不论其旋转角度为多少，出射LCP和RCP的振幅始终保持不变，因此PCR应该不随旋转角变化而变化，与我的仿真结果不符合。（P.S.输出LCP和RCP分量的提取应该没有问题，因为我验证了旋转角不同时，输出RCP的相位不变，而输出LCP的相位=2*旋转角）
  想请问老师，是否是仿真有问题？和矩形柱旋转角度后mesh不能完美分割矩形柱有关吗？仿真结果是否还可信
- March 26, 2024 at 5:28 pm
  
  Guilin Sun
  Ansys Employee
  
  PCR代表什么意思我不清楚。
  矩形单元旋转可能会产生一点误差，你可以将所在的旋转区域设置为均匀网格可以减小这是误差。
  根据你的公式，Eout 应该随Theta角而变啊。你想一下，旋转180度与0度结构上没有差别，结果应该一样吧。
- March 27, 2024 at 1:35 am
  
  Tina19
  Subscriber
  
  回复老师：PCR是偏振转换效率，也就是右旋RCP入射时，出射光中左旋LCP所占总出射光的比例。按照几何相位的调制原理，也如我提供的式子所示，旋转角度Theta并不会影响LCP和RCP的幅度，只会影响LCP的相位，因此偏振转换效率应该不随Theta的改变而改变。与我的仿真不符合。
  我尝试了把整个超原子区域，也就是FDTD区域设置成均匀网格，但是偏振转换效率还是随Theta的改变而改变。
- March 27, 2024 at 3:11 pm
  
  Guilin Sun
  Ansys Employee
  
  你先看看有无高级衍射。如果有，请用分析组提取0级衍射。请参考超材料例子中的分析组。
  如果没有高级衍射，那可能需要再考察一下理论了。
  一般来说，用平面波+周期边界条件，结果不应该出现大的问题。
  另外，有可能需要再考察你分解左右旋偏振光的脚本和理论是否正确。左右旋常常会搞错，我最近发表了一篇文章：http://dx.doi.org/10.1117/12.2691788
  Unique handedness of a circularly-polarized plane wave in simulation
- March 28, 2024 at 1:44 am
  
  Tina19
  Subscriber
  
  好的老师，请问怎么提取高阶衍射？
- March 28, 2024 at 1:55 am
  
  Guilin Sun
  Ansys Employee
  
  在这里肯定没法教你，但是你可以参考超材料的例子，里面有分析组，可以选择提取指定的衍射级。但是一般不会提取高级衍射，因为其效率很低，你的结构不应该需要高衍射级工作吧？你也可以用Grating函数提取所需要的衍射级，这些网上都有例子：
  Metamaterial parameter extraction - Smith
  Diffraction grating