全电介质电磁超表面中的法诺共振
光学
2023-10-13 v3 偏微分方程分析
摘要
我们关注由高折射率纳米颗粒二维晶格构成的全电介质超表面的共振电磁（EM）散射。在 [Ammari 等, Trans. AMS, 376 (2023), 39-90] 中，已证明单个高折射率纳米谐振器可与入射波耦合并展现出强磁偶极响应。近期的物理实验揭示，当颗粒以特定周期构型排列时，与单颗粒情形相比，它们在宏观尺度上可能具有不同的反常散射效应。本工作中，我们建立严格的数学框架以分析全电介质超表面的共振行为。我们从刻画此类周期设置下的亚波长散射共振及其关于纳米颗粒折射率的渐近展开入手。随后我们证明，实共振总是存在于周期 Maxwell 算子的本质谱之下，并且它们是散射预解式的单极点，具有指数衰减的共振模。利用群论，我们讨论了超表面对称性对亚波长能带函数及其相关本征函数的影响。对于正入射的对称超表面，我们使用变分方法证明嵌入本征值（即嵌入连续辐射谱中的实亚波长共振）的存在性。此外，我们通过引入颗粒的微小形变或略微偏离正入射来打破构型对称性，并证明在这两种情形下均可出现法诺型反射与透射异常。
引用
@article{arxiv.2211.03224,
title = {Fano resonances in all-dielectric electromagnetic metasurfaces},
author = {Habib Ammari and Bowen Li and Hongjie Li and Jun Zou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.03224},
year = {2023}
}
备注
revised