非局域超表面的时空耦合模理论
光学
2023-07-04 v1 应用物理
摘要
衍射型非局域超表面最近在纳米光子学研究和应用中开辟了一系列令人振奋的新发展，其利用空间扩展（但局域图案化）的共振模式以新的自由度控制光。虽然传统的光栅响应可由时域耦合模理论（TCMT）优雅地描述，但 TCMT 并不擅长捕捉非局域超表面这一新兴领域中观察到的更为复杂的响应。在此，我们引入时空耦合模理论（STCMT），能够优雅地捕捉波前整形非局域超表面共振响应的关键特征。该框架可定量指导非局域超表面设计，并与局域超表面框架兼容，使其成为理性设计和优化一大类超薄光学元件的有力工具。我们针对各种非局域超表面的全波模拟验证了该 STCMT 框架，表明该工具提供了一个强大的半解析框架来理解和建模这些器件的物理与功能，而无需计算密集的全波模拟。我们还讨论了该模型如何揭示光子学中的非局域现象及所得器件功能的物理见解。作为一个相关示例，我们展示了 STCMT 的灵活性，将其应用于研究和快速原型设计空间整形热辐射的非局域超表面。
引用
@article{arxiv.2307.01186,
title = {Spatio-Temporal Coupled Mode Theory for Nonlocal Metasurfaces},
author = {Adam Overvig and Sander A. Mann and Andrea Alù},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.01186},
year = {2023}
}
备注
85 pages, 15 figures