基于CST计算金属超表面中的外在手性BIC_UM

基于CST计算金属超表面中的外在手性BIC

近年来，BIC在增强手性方面受到了广泛关注，基于BIC的手性共振具有巨大圆二色性，高Q的特性，区别于传统的手性结构中的手性共振响应。基于BIC实现的手性共振大多基于全介质结构，这里利用CST软件去复现一篇金属超表面中的外在手性BIC，题目为“Observation of Giant Extrinsic Chirality Empowered by Quasi-Bound States in the Continuum”。

结构是将金属双开口环刻蚀在介质板上构成的超表面，共振频率位于微波段，如下图所示。当打破结构对称性后会产生一个的准BIC，进一步在斜入射下会产生巨大的手性。

图1：金属开口环超表面

图2：手性透射谱

在CST仿真中我们选择频域求解器，介质板介电常数为2.2，损耗正切角设为0.009，金属选择铜。具体参数设置如下图所示：

图3：建模

图4：介质板参数设置

边界条件选为unit cell，如下图所示，z方向设为open/open add space都可。布洛赫波这里选取两个模式LCP和RCP，如下图所示。注意：选取unit cell边界条件后会自动生成端口，无需再添加。Zmax对应上端口，zmin对应下端口。在边界条件中设置入射角度为theta。计算之后可以得到LCP和RCP入射下的S参数

图5：边界条件设置

图6：激励条件和入射角度设置

图7：计算的手性透射谱

来源：320科技工作室

基于CST计算Anapole源的辐射特性

本文复现一篇题为“Anapole Meta-Atoms: Nonradiating Electric and Magnetic Sources”的PRL [1]。复现选择使用和文中相同的软件CST MICROWAVE STUDIO。首先进行简单的背景介绍。经典非辐射电磁源是否存在？一直是令人困惑的问题。论文研究了放置在内孔内的由电或磁点状偶极子天线激发的单个超高介电率中空盘组成的物理系统的辐射特性。利用解析和数值方法，证明了这种系统可以支持准极点状态（Anapole），完全抑制远场辐射，从而表现出电或磁非辐射源的特性。结构如图1所示，偶极子天线嵌入到介质桶中，辐射特性如右图所示，在左右出现了一个辐射极低的态，即为Anapole源。图1接下来，进行仿真验证，首先建模介质桶，圆柱挖孔，如图2所示图2然后设置激励源，论文使用一个偶极子天线去激励，因此我们用铜棒去建模一个偶极子天线。如图3所示。图3端口采用离散端口，连接在两个金属棒之间，如图4所示。图4由于要测量辐射特性，因此要加入远场检测，添加100个测量点，如图5所示。图5计算完之后辐射能量的结果在power一栏，如图6所示。图6可以看到在410 MHz处出现了辐射的极小值，和论文结果一致。图6参考文献[1] Zanganeh, Esmaeel, et al. "Anapole meta-atoms: nonradiating electric and magnetic sources." Physical Review Letters 127.9 (2021): 096804.来源：320科技工作室