深亚波长尺度下倏逝场导致的麦克斯韦-加内特理论失效
光学
2020-12-21 v1
摘要
深亚波长全介电复合材料被认为严格服从麦克斯韦-加内特有效介质理论。本文证明，在深亚波长介电结构中，麦克斯韦-加内特理论可能因倏逝场而失效。利用非均匀性尺度为 /100 的二维与三维介电复合材料，我们表明局部倏逝场通常出现在介电非均匀性附近。当将微小吸收性组分置于此处时，整个复合材料的吸收与透射将强烈依赖于吸收性组分的位置。麦克斯韦-加内特理论由于将倏逝场平均化，无法预测这种位置依赖特性。通过考虑倏逝场的分布，我们对麦克斯韦-加内特理论进行了修正，使得位置依赖特性变得可预测。我们不仅揭示了麦克斯韦-加内特理论的失效，还揭示了由深亚波长尺度下电场禁阻所诱导的“不可见”损耗这一独特现象。我们的工作提供了一种在不改变组分的情况下调控复合材料宏观性质的途径，这超出了传统的麦克斯韦-加内特理论。
引用
@article{arxiv.2012.10088,
title = {Breakdown of Maxwell Garnett theory due to evanescent fields at deep-subwavelength scale},
author = {Ting Dong and Jie Luo and Hongchen Chu and Xiang Xiong and Yun Lai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.10088},
year = {2020}
}