梯度折射率球中的光学共振：共振态展开研究及解析近似
光学
2022-04-06 v1
摘要
共振态展开(RSE)近期的改进聚焦于静态模贡献，已使其能够以与横电(TE)模同等的效率处理球对称系统的横磁(TM)模。我们在此证明，RSE中静态模的有效包含使其无论使用何种静态模集都能快速收敛到精确解。随后我们将RSE应用于具有连续径向介电常数变化的球对称系统。我们表明，在TM偏振下，从回音壁模到法布里-珀罗模的谱转变以模损耗的峰值和相较于TE偏振多出一个模为特征。这两个特征均可由该频率范围内发生的表面反射的布儒斯特角定量解释。通过使用介电常数的线性或二次分布消除球表面的不连续性，会改变该峰值并增加法布里-珀罗模损耗，这与表面反射率的降低在定性上一致。这些分布还为回音壁模提供了近抛物型约束，对此给出了基于莫尔斯势的解析近似。两种分布均导致TE-TM分裂减小，且通过选择径向延展模场的分布可进一步抑制该分裂。基于射线光学概念、久期方程的相位分析以及波动方程的有效量子力学势，我们进一步发展了若干有用近似，以阐明梯度折射率系统光谱中观察到的物理现象。
引用
@article{arxiv.2109.10713,
title = {Optical resonances in graded index spheres: A resonant-state expansion study and analytic approximations},
author = {Zoltan Sztranyovszky and Wolfgang Langbein and Egor A. Muljarov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.10713},
year = {2022}
}