以下为针对片上米散射结构色超构表面单元仿真的技术要点和方法整理：

仿真流程框架

import meep as mp
import numpy as np
# 创建超构表面单元模型
cell_size = mp.Vector3(1, 1, 0)
geometry = [mp.Cylinder(height=0.5, radius=0.2, material=mp.Medium(index=3.5))]
sim = mp.Simulation(resolution=50, cell_size=cell_size, geometry=geometry)

关键参数设置

仿真波长范围需覆盖400-700nm可见光谱段
网格分辨率建议≥50像素/微米
边界条件推荐PML（完美匹配层）
材料属性需定义复数折射率：

n = 1.5 + 0.01i;  % 典型电介质材料参数

散射特性计算

采用时域有限差分法（FDTD）计算：

• 近场分布：记录结构周围电磁场强度
• 远场散射：通过近远场变换获得散射方向图
• 颜色表征：CIE 1931标准色度系统转换

结构优化方法

拓扑优化算法示例：

def objective_function(params):# params包含几何参数simulation.run()return color_error + scattering_efficiency

常见问题处理

材料色散需采用Drude-Lorentz模型：
$$ϵ(\omega )={ϵ}_{\infty }+\frac{{\omega }_p^2}{{\omega }_0^2-{\omega }^2-i\gamma \omega }$$

多物理场耦合建议使用COMSOL Multiphysics：

• 射频模块计算电磁响应
• 结构力学模块分析热变形
• 波动光学模块处理干涉效应

验证方法

实验验证需注意：

• 电子束光刻制备误差控制在±10nm
• 光谱测量使用积分球系统
• 显微成像需校准白平衡

注：具体参数需根据实际结构尺寸和材料特性调整，建议先进行单元仿真再扩展至周期阵列。商业软件Lumerical和开源工具MEEP均可实现上述功能，纳米结构特征尺寸小于50nm时需考虑量子效应修正。




2025年06月21日-06月22日
2025年06月28日-06月29日