在JCMsuite中,利用光學手性的形式和(hé)內(nèi)置的手性參量可(kě)以計(jì)算(suàn)光散射體(tǐ)的手性響應。結果表明(míng),時(shí)間(jiān)諧波光學手性密度服從局部連續性方程[1]。這使得(de)手性行(xíng)為(wèi)的分析類似于研究電(diàn)磁能量的标準消光實驗。
在電(diàn)磁能量的情況下,消光由散射和(hé)損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光 散射 ,以及體(tǐ)積 和(hé)界面上(shàng) 的手性轉換。這就得(de)到了守恒定律
積分是在散射體(tǐ)的外表面∂Ω和(hé)體(tǐ)積Θ以及表面∂Θ上(shàng)進行(xíng)的。
這些(xiē)參量在JCMsuite中命名,如下表所示。更多(duō)細節可(kě)以在這裏找到。
作(zuò)為(wèi)案例展示,我們計(jì)算(suàn)散射體(tǐ)的手性響應如下圖所示:
它的直徑是一個(gè)波長的量級,它的介電(diàn)常數(shù)固定為(wèi)ε=4.5。在下面,我們将改變散射體(tǐ)的磁導率μ,并觀察預測的對偶對稱性[3]對于恒定比率ε/μ的散射體(tǐ)及其環境。周圍的材料是ε=μ=1的空(kōng)氣。
由于散射體(tǐ)是無損的和(hé)各向同性的,在它的體(tǐ)積內(nèi)将沒有(yǒu)轉換。請(qǐng)參考四分之一波片的案例,以獲得(de)更多(duō)關于體(tǐ)積轉換的信息。
在這裏,所需的參量被計(jì)算(suàn)為(wèi)如上(shàng)所述的電(diàn)磁手性通(tōng)量的通(tōng)量積分。如下圖所示,對于接近對偶對稱的材料,轉換趨向于零。
在固定介電(diàn)常數(shù)ε=4.5下,散射體(tǐ)的磁導率μ的變化。
該散射體(tǐ)是對偶的ε/μ=1,産生(shēng)零手性轉換。
在JCMsuite中,所有(yǒu)手性密度都是相似的。例如,我們在下面的圖中展示了增強的近場(chǎng)光學手性密度的電(diàn)子部分。這是一個(gè)後處理(lǐ)過程,即ExportFields:輸出參量電(diàn)手性密度。
具有(yǒu)ε/μ=1的雙散射體(tǐ)的光手性密度X的近場(chǎng)增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V. Poulikakos, Martin Hammerschmidt, Sven Burger, and Frank Schmidt. Time-harmonic optical chirality in inhomogeneous space. In SPIE OPTO, Vol.9756m pages 97560X. International Society for Optics and Photonics, 2016.
[2] Craig F. Bohren and Donald R. Huffman. Absorption and Scattering of Light by Small Particles. John Wiley & Sons, 1940.
[3] Ivan Fernandez-Corbaton. Helicity and duality symmetry in light matter interactions: Theory and applications. PhD thesis, Macquarie University, Department of Physics and Astronomy, 2014.
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