用于优化和扩展可获取光学功能范围的堆叠超表面高效处理
光学
2016-06-21 v1
摘要
我们提出、讨论并验证了一种适用的S矩阵形式体系，用于高效、简化地处理在正常入射平面波激励下工作的堆叠均匀周期结构超表面。所提出的形式体系可应用于任意材料体系、任意形状的超原子、任意频率以及任意亚波长周期。我们避开引入任何类型的有效参数，直接利用单个超表面的S参数来计算任意堆叠的响应。事实上，S参数是表征均匀超表面的首选复参数，尤其针对其偏振操纵特性。正如有效材料参数（如介电常数和磁导率）或波参数（如传播常数和阻抗），只要各层近场解耦，基于S矩阵的堆叠便可应用。这一要求最终限定了利用单层光学性质计算堆叠系统响应的适用范围——这正是任意均匀超表面或超材料层的概念性目标，因而也是均匀超表面最终所能实现之本质。该方法既简单诱人，亦同样强大：通过简单的半解析S矩阵乘法，可将结构化超表面彼此组合，并与各向同性、各向异性或手性均匀层组合。因此，无需进一步的严格全波模拟，便可构建复杂堆叠与谐振器，并针对其色散偏振敏感光学功能进行精确处理与优化。
引用
@article{arxiv.1511.09239,
title = {Efficient treatment of stacked metasurfaces for optimizing and enhancing the range of accessible optical functionalities},
author = {Christoph Menzel and Jan Sperrhake and Thomas Pertsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.09239},
year = {2016}
}