推广精确多极展开:复杂光子纳米结构中的多极模密度
光学
2022-09-08 v3 介观与纳米尺度物理
计算物理
摘要
纳米光子结构电磁响应的多极展开是解释纳米光学中光学效应的通用工具,但它只能给出由特定照明激发的模式。特别地,研究不同照明需要多次昂贵的数值模拟。在此我们提出一种称为“广义极化率”的形式体系,将最近发展的精确多极分解[Alaee 等, Opt. Comms. 407, 17-21 (2018)]与广义场传播子的概念相结合。在初始计算步骤之后,我们的方法可瞬时获得任意照明下的精确多极分解。最重要的是,由于所有可能的照明都包含在广义极化率中,我们的形式体系可计算多极模的总密度,而与特定照明无关,这是传统多极展开无法做到的。最后,我们的方法直接给出与特定多极模最大耦合的最佳照明场分布。该形式体系将非常有益于纳米光学中的各种应用,如照明场工程,或用于 Huygens 超表面的元原子设计。我们提供了一个兼容 pyGDM python 包的数值开源实现。
引用
@article{arxiv.2204.13402,
title = {Generalizing the exact multipole expansion: Density of multipole modes in complex photonic nanostructures},
author = {Clément Majorel and Adelin Patoux and Ana Estrada-Real and Bernhard Urbaszek and Christian Girard and Arnaud Arbouet and Peter R. Wiecha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.13402},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 6 figures. Includes a supporting information pdf and python examples