在JCMsuite中,利用光學手性的形式和內(nèi)置的手性參量可以計算光散射體的手性響應。結(jié)果表明,時間諧波光學手性密度服從局部連續(xù)性方程[1]。這使得手性行為的分析類似于研究電磁能量的標準消光實驗。
在電磁能量的情況下,消光由散射和損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光 散射 ,以及體積 和界面上 的手性轉(zhuǎn)換。這就得到了守恒定律
積分是在散射體的外表面∂Ω和體積Θ以及表面∂Θ上進行的。
這些參量在JCMsuite中命名,如下表所示。更多細節(jié)可以在這里找到。
作為案例展示,我們計算散射體的手性響應如下圖所示:
它的直徑是一個波長的量級,它的介電常數(shù)固定為ε=4.5。在下面,我們將改變散射體的磁導率μ,并觀察預測的對偶對稱性[3]對于恒定比率ε/μ的散射體及其環(huán)境。周圍的材料是ε=μ=1的空氣。
由于散射體是無損的和各向同性的,在它的體積內(nèi)將沒有轉(zhuǎn)換。請參考四分之一波片的案例,以獲得更多關(guān)于體積轉(zhuǎn)換的信息。
在這里,所需的參量被計算為如上所述的電磁手性通量的通量積分。如下圖所示,對于接近對偶對稱的材料,轉(zhuǎn)換趨向于零。
在固定介電常數(shù)ε=4.5下,散射體的磁導率μ的變化。
該散射體是對偶的ε/μ=1,產(chǎn)生零手性轉(zhuǎn)換。
在JCMsuite中,所有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光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程,即ExportFields:輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
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.
|