环形螺旋谐振器的电动力学

我们提出了一种对紧凑型单丝阿基米德螺旋谐振器（呈环形，无中心部分）电磁共振模式的解析、数值和实验研究。平面螺旋谐振器作为超材料的组件很有趣，因为它们具有紧凑的深亚波长尺寸。此类谐振器主要与入射电磁波的磁场分量耦合，提供了适用于磁性超原子的特性。令人惊讶的是，尽管谐振器两端的电磁场边界条件几乎相同，但共振模式的相对频率遵循奇数序列。为了解释观察到的共振模式谱，我们表明螺旋内部的电流分布满足特定的 Carleman 型奇异积分方程。通过求解该方程，我们获得了一组共振频率。解析计算的共振频率和电流分布与实验数据及数值模拟结果吻合良好。通过对超导螺旋谐振器进行低温激光扫描显微镜观测，我们将实验可视化的螺旋上的交流电流分布与计算结果进行了比较。理论与实验吻合良好。我们的解析模型允许计算谐振器详细的三维磁场结构。