�。┕馀c金屬納米結構的交互是一個備受關注的研究領域。這種交互沿著金屬/電介質(zhì)界面產(chǎn)生表面波或表面等離子體激元。這使得對電磁場進行亞波長操作成為可能。亞波長限制和光場增強在集成光學中帶來了各種潛在的應用，如波導、傳感、高分辨率顯微鏡、以及AR/VR等等。

　　在名為《Near-fields of Butterfly Nanoantenna Arrays: A Simulation Study》的論文中，Meta的研究人員探索了由蝴蝶結納米天線陣列組成的等離子體納米結構（Fischer圖案）的建模和模擬。團隊同時使用掃描近場光學顯微鏡對一組市售的金屬納米圖案樣品進行了實驗研究。

　　所研究的樣品由沉積在0.15mm厚玻璃基板上的金屬蝴蝶結納米天線的六邊形周期陣列組成。Fischer圖案的建模和模擬是使用時域有限差分FDTD方法進行，

　　圖1顯示了兩個由金（圖1a）和鋁（圖1b）制成的樣品的測量形貌。在這兩種情況下，金屬納米元件都以六邊形陣列的形式排列在用作透明孔徑的孔周圍。對于金和鋁圖案，孔的近似直徑d分別為300nm和1µm。

　　為了模擬光與樣品在近場中的相互作用，研究人員創(chuàng)建了一個蝴蝶結納米天線六邊形排列的計算機模型。每個蝴蝶結形納米天線由一對等邊三角形元件組成。他們使用FDTD模擬了計算機模型的兩種變體，而這兩種變體主要在納米天線的材料選擇和內(nèi)部孔徑尺寸方面有所不同。

　　對于計算機模型的第一個變體，納米天線的材料是金，內(nèi)部孔徑的近似直徑是400nm。在第二個計算機模型中，納米天線的材料為鋁，內(nèi)部孔徑的近似直徑為1µm。

　　在實驗裝置中，樣品的照明是通過激光實現(xiàn)，而激光通過掃描近場光學顯微鏡尖端孔徑向外耦合。在模擬中，使用電偶極子對照明源進行建模。

　　圖2a顯示了使用Au納米天線的計算機生成模型。任何一個納米三角形的邊約為200nm，兩個相鄰三角形尖端之間的間隙約為25nm。納米三角形的厚度約為15nm。然后，他們使用Lumerical的商用FDTD軟件包對計算機生成的模型進行模擬。

　　圖2b顯示了在532nm波長下計算的歸一化電場強度，所述強度在偶極子的兩個正交方向上平均，并在距離結構表面5nm處記錄。

　　通過改變顯示器沿z軸的位置，可以在離結構表面其他距離處記錄電場分布。這樣做是為了觀察場模式如何隨著與結構表面的距離增加而變化。在顯示器的每個位置，記錄偶極激發(fā)源的兩個正交平面內(nèi)極化的電場分布。

　　圖3顯示了在距離結構表面50nm和100nm處記錄的偶極的兩個正交偏振態(tài)上的平均歸一化電場強度。

　　圖4a顯示了鋁三角形納米天線六邊形排列的第二個計算機生成模型。所述結構在xy平面中旋轉(zhuǎn)了20度。

　　圖4b顯示了在532nm波長下計算的歸一化電場強度，在偶極的兩個正交偏振模式上進行平均，并在距離納米天線nm的距離處記錄。

　　在納米結構表面不到10nm的顯示器距離處，可以觀察到光限制（見圖2b、3a和3b）。兩種極化狀態(tài)的平均化使得約束不那么明顯。但在小于10nm的距離處，六邊形孔徑的形狀更容易辨別。隨著顯示器的距離在50nm、100nm等中間步驟中增加到λ/2，細節(jié)消失，這表明在近場中看到的光限制是由于倏逝波引起，倏逝波會隨著顯示器與納米結構表面距離的增加而消散。

　　為了能夠?qū)⒛�擬強度圖與掃描近場光學顯微鏡測量值進行比較，在圖2b和4b中對來自兩個偏振態(tài)的近場進行了平均，因為測量系統(tǒng)沒有保持偏振態(tài)。

　　在這種情況下，光限制效應變得不那么劇烈，近場在六邊形孔徑周圍看起來更對稱，這與實驗觀察結果相似。

　　在涉及金和鋁的兩種情況下的模擬表明，三角形元素在近場投下陰影，并且光僅透射通過中心的透明孔徑區(qū)域。這一結果與實驗觀察結果一致。在圖2b和圖3中，在亞波長孔徑（d~400nm）的情況下，光約束更強。