基于陷模的全介质石墨烯超表面在超敏生物检测中的应用

提出了一种由亚波长硅粒子组成的全介质超表面,在硅粒子中引入适当的缺陷从而破坏结构的对称性,进而使超表面能够激发出陷波模态。将石墨烯与全介质超表面相结合进行DNA和RNA等核酸物质传感检测,对比透射光谱中的谐振模式,发现所设计的超表面能够灵敏的感知周围环境的微弱变化,其在传感检测时的灵敏度可以达到173nm/RIU,相应的品质因数可达14 416RIU~(-1),具有优异的生物传感性能。全介质超表面是实现超灵敏生物传感检测的一种有效的途径。     

双色散模型的辛时域有限差分算法

结合有耗的Drude-Lorentz色散模型,提出了处理双色散模型的辛时域有限差分算法.基于矩阵分裂,辛传播算子和辅助差分方程技术,结合严格而巧妙的公式推导,构建了算法框架,并给出了详细的公式推导过程.为了验证本文算法的有效性和精确性,首先计算了一维空间双色散平板的透射系数,并与解析解对比,结果较好地符合,证明了该算法是有效而精确的.然后计算了三维空间中有实际意义的银分裂环,金属银的介电参数由Drude模型拟合.计算了该结构的透射系数,反射系数和吸收系数,得到了银分裂环的谐振频率和吸收频率,为实际实验结果提供了可供参考的计算结果.     

色散周期结构的辅助场时域有限差分法分析

利用辅助场时域有限差分(FDTD)方法分析色散周期结构的斜入射问题. 主要基于Floquet定理, 在FDTD迭代式中引入辅助场量, 结合变换的周期及吸收边界条件,解决了周期结构斜入射问题的电磁特性仿真. 进一步将辅助场FDTD方法引入至色散周期结构的模拟, 结合Z变换方法,给出了基于Drude色散模型的具体迭代公式. 数值计算结果表明所构建方法的有效性及普适应.     

Perfect plane-wave source for a high-order symplectic finite-difference time-domain scheme

The method of splitting a plane-wave finite-difference time-domain (SP-FDTD) algorithm is presented for the initiation of plane-wave source in the total-field / scattered-field (TF/SF) formulation of high-order symplectic finite-difference time-domain (SFDTD) scheme for the first time. By splitting the fields on one-dimensional grid and using the nature of numerical plane-wave in finite-difference time-domain (FDTD), the identical dispersion relation can be obtained and proved between the one-dimensional and three-dimensional grids. An efficient plane-wave source is simulated on one-dimensional grid and a perfect match can be achieved for a plane-wave propagating at any angle forming an integer grid cell ratio. Numerical simulations show that the method is valid for SFDTD and the residual field in SF region is shrinked down to -300 dB.