JCMsuite应用：散射体的光学手性响应

在JCMsuite中利用光学手性的形式和内置的手性参量可以计算光散射体的手性响应。结果表明时间谐波光学手性密度服从局部连续性方程[1]。这使得手性行为的分析类似于研究电磁能量的标准消光实验。在电磁能量的情况下消光由散射和损失[2]组成。对应的手性参量是光学手性的消光散射以及体积和界面上的手性转换。这就得到了守恒定律积分是在散射体的外表面∂Ω和体积Θ以及表面∂Θ上进行的。这些参量在JCMsuite中命名如下表所示。更多细节可以在这里找到。作为案例展示我们计算散射体的手性响应如下图所示它的直径是一个波长的量级它的介电常数固定为ε4.5。在下面我们将改变散射体的磁导率μ并观察预测的对偶对称性[3]对于恒定比率ε/μ的散射体及其环境。周围的材料是εμ1的空气。由于散射体是无损的和各向同性的在它的体积内将没有转换。请参考四分之一波片的案例以获得更多关于体积转换的信息。在这里所需的参量被计算为如上所述的电磁手性通量的通量积分。如下图所示对于接近对偶对称的材料转换趋向于零。在固定介电常数ε4.5下散射体的磁导率μ的变化。该散射体是对偶的ε/μ1产生零手性转换。在JCMsuite中所有手性密度都是相似的。例如我们在下面的图中展示了增强的近场光学手性密度的电子部分。这是一个后处理过程即ExportFields输出参量电手性密度。具有ε/μ1的双散射体的光手性密度X的近场增强参考文献[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.