這是一個(gè)簡(jiǎn)單但常見(jiàn)的超原子結(jié)構(gòu)的案例：襯底上包含一個(gè)納米圓盤(pán)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(gè)位于基板上的圓盤(pán)(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(xiàn)選擇為硅(圓盤(pán))、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(jì)算近場(chǎng)分布。
下圖所示為垂直入射平面波的波長(zhǎng)為550nm時(shí)所顯示的近場(chǎng)和強(qiáng)度分布：
散射體外的場(chǎng)矢量和強(qiáng)度分布
兩個(gè)平面上的p偏光的場(chǎng)矢量以幾何形式疊加
后處理傅里葉變換(Fourier Transform)計(jì)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(jì)算散射量。
光譜特性
在參考文獻(xiàn) [1]中，對(duì)透射光譜進(jìn)行了調(diào)整以提供顏色過(guò)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(yīng)的相位。對(duì)于一個(gè)給定的結(jié)構(gòu)，我們從瓊斯矩陣中得到這個(gè)相位，這個(gè)矩陣是由后處理散射矩陣(ScatteringMatrix.)計(jì)算出來(lái)的。這為任意兩個(gè)線性獨(dú)立入射場(chǎng)的透射階的p和s偏振分量產(chǎn)生了一個(gè)復(fù)透射系數(shù)。它的相位是透射波相對(duì)于入射波的相移。雖然絕對(duì)相位很少引起人們的興趣，但它對(duì)原子參數(shù)和入射光的變化關(guān)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(duì)稱性，這與偏振性無(wú)關(guān)):
這個(gè)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(huì)影響相位和透射率。這個(gè)光譜特性使用腳本data_analysis/run_scan_geometry.py來(lái)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(xiàn)
[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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