表面等离极化激元流体力学-电动力学模型的变分格式与几何模拟
计算物理
2019-02-27 v4
摘要
为高质量模拟表面等离极化激元,我们发展了一类用于准中性背景中无损耗自由电子气的流体力学-电动力学模型的变分格式。建立了带自洽电磁场的无损耗自由电子气的拉格朗日密度,并通过变分原理得到带有关联约束的动力学方程。基于离散外微积分,对该系统的作用泛函进行离散并极小化以获得离散动力学。配备 Newton-Raphson 迭代与双共轭梯度稳定法作为混合非线性-线性代数求解器。与直接离散偏微分方程不同,变分格式在长时间模拟中具有更好的数值性质,因其保持离散拉格朗日辛结构、规范对称性以及一般能量-动量密度。进行了两项数值实验。数值结果再现了体等离激元与表面等离极化激元的特征色散关系,且所有实验中守恒量的数值误差在长时间模拟后均被限制在一个小值内。
引用
@article{arxiv.1810.06205,
title = {Variational Schemes and Geometric Simulations for a Hydrodynamic-Electrodynamic Model of Surface Plasmon Polaritons},
author = {Qiang Chen and Lifei Geng and Xiang Chen and Xiaojun Hao and Chuanchuan Wang and Xiaoyang Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.06205},
year = {2019}
}
备注
9 figures