利用低折射率球体对光谱宽带惠更斯源的实验演示

在结构化介电介质中操控谐振电与磁多极矩的激发已解锁诸多精密电磁功能。本文展示了宽带惠更斯源的实验实现。该惠更斯源由一个球形粒子构成，其在GHz频率下跨越超过一个倍频程的光谱带上呈现明确的前向散射图样，且整个后向半球的散射被抑制。研究了两种介电常数不同的低折射率非磁性球体。这导致它们给出不同的前向散射图样形状。对此宽带特性的理论理解基于低介电常数球体中谐振电与磁多极矩在振幅与相位上近似相等。这是近似电磁对偶对称性的关键条件，其与球对称性共同抑制后向散射。在此构型下，即便无磁性材料，亦可设计宽带惠更斯源。本文为利用低折射率球体设计宽带惠更斯源提供了指南，其可能对大量应用具有价值。