二维体的电磁模式与共振
介观与纳米尺度物理
2019-05-22 v2
摘要
本文采用基于电磁散射问题积分-微分表述的严格全波方法，在频域中研究了均匀、有限尺寸二维体的电磁模式与共振。利用将体的几何与材料属性解耦的 currents 密度模态展开，求解了感生表面（自由或极化）电流密度场的积分-微分方程。通过求解具有非厄米算符的线性特征值问题，得到了电流模态以及表面电导率的相应共振值（本征电导率）。它们是体几何的固有属性，与体材料无关。材料仅决定模态展开的系数，从而决定其振幅达到最大（共振频率）时的频率。详细研究了当体的频率、形状和尺寸变化时本征电导率与电流模态。考虑了开放与封闭表面。结果表明，除表征等离激元振荡的源-汇电流模态（无涡旋模态）外，还存在涡旋电流模态。电流模态的重要拓扑特征，如源与汇的数目、涡旋的数目、涡旋的方向，在体尺寸与频率变化时保持不变。与源-汇电流模态不同，在开放表面中，涡旋电流模态只能在具有正表面电导率虚部的材料中得到共振激发。最后，作为示例，分析了具有正或负表面电导率虚部的二维体的散射，并考察了不同模态的贡献。
引用
@article{arxiv.1811.03857,
title = {Electromagnetic modes and resonances of two-dimensional bodies},
author = {Carlo Forestiere and Giovanni Gravina and Giovanni Miano and Mariano Pascale and Roberto Tricarico},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.03857},
year = {2019}
}