短电磁脉冲在洛伦兹-杜芬薄膜上的散射:理论与数值分析
光学
2018-04-20 v1
摘要
我们结合散射理论、傅里叶分析、行波与渐近分析以及数值模拟,展示飞秒脉冲与薄膜相互作用中有趣且实用的性质。色散材料由单共振洛伦兹模型及其带三次杜芬型非线性的非线性扩展描述。洛伦兹介电函数的一个关键特征是其实部在其零点与极点之间变为负值,产生禁带。我们利用散射理论与傅里叶分析数值说明了脉冲与薄膜的线性相互作用。在该区域外,我们展示了由于多次反射而在法布里-珀罗腔中由往返行程分隔的脉冲序列的生成。当脉冲频谱位于禁带内时,我们观察到全反射。在介电函数极点附近,我们证明了脉冲在表现为高 Q 值腔的介质中减速(群速度趋于零)。我们在线性 regime 中利用分析与模拟相结合验证了薄层的 delta 函数近似;这将禁带坍缩为频谱的单一共振点。我们还研究了单周期脉冲与薄膜的相互作用,展示了三种不同类型的反射:半脉冲、正弦波列与余弦小波。最后我们分析了强非线性的影响,观察到薄膜从反射态切换为透明态。
引用
@article{arxiv.1804.07061,
title = {Scattering of a short electromagnetic pulse from a Lorentz-Duffing film: theoretical and numerical analysis},
author = {Moysey Brio and Jean-Guy Caputo and Kyle Gwirtz and Jinjie Liu and Andrei Maimistov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.07061},
year = {2018}
}