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JCMsuite應(yīng)用:四分之一波片
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發(fā)表于: 06-24
利用
光學(xué)
手性和內(nèi)置手性參量的形式,可以在JCMsuite中計(jì)算光學(xué)散射體的手性響應(yīng)。結(jié)果表明,時(shí)間諧波光學(xué)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電磁能量的研究。
)7TuV"
"j] r
圓
偏振
平面波是光手性的本征態(tài)。因此,近場(chǎng)光手性密度與圓偏振密切相關(guān)。在
幾何光學(xué)
中,四分之一波板將線偏振轉(zhuǎn)換為圓偏振是眾所周知的。它們是由雙折射
材料
制成的,例如各向異性材料。波片的厚度是尋常(x-)偏振和非尋常(z-)偏振
波長(zhǎng)
差的四分之一。入射平面波在xz方向上線性偏振,在-y方向上傳播,如下圖所示:
KQv97#n1
6}S1um4 F
四分之一波片的能量守恒和光學(xué)手性
dPO|x+N,
由于線偏振,入射手性通量消失
=0。對(duì)于一個(gè)完美的四分之一波片,反射通量
將消失,而透射手性通量
=1將以圓偏振平面波為單位。從幾何光學(xué)的
角度
,我們認(rèn)為由于波片的各向異性導(dǎo)致了偏振變化或手性轉(zhuǎn)換發(fā)生在波片的體積
內(nèi)。對(duì)于麥克斯韋方程組的嚴(yán)格解,會(huì)產(chǎn)生與這個(gè)簡(jiǎn)化
模型
的輕微偏差。
0 $_0T
sUTh}.[5
在近場(chǎng)中,由于各向異性和材料
參數(shù)
[1]的變化而發(fā)生手性轉(zhuǎn)換。利用各向異性電學(xué)手性
的密度積分,可以在JCMsuite中計(jì)算體積貢獻(xiàn)。這種轉(zhuǎn)換類似于能量吸收
。對(duì)于這個(gè)例子中的分段常數(shù)材料,界面處的手性轉(zhuǎn)換是通過(guò)電磁手性轉(zhuǎn)換通量積分來(lái)計(jì)算的。它的實(shí)部得到
。
~n)<L7
q>H f2R
最后,通過(guò)對(duì)界面外域電磁手性通量積分取實(shí)數(shù)部分給出了反射
和透射
光手性通量。由于光學(xué)手性守恒,推導(dǎo)出下式:
|\iJ6m;a
<$ oI
適用于任意材料和電磁場(chǎng)。這類似于能量守恒,可寫(xiě)為
^,WXvOy
jpI=B
/\C5`>x
^DWhIxBh
光學(xué)手性密度
如下所示
nD/; Gq
`-QY<STTP9
研究了四分之一波片近場(chǎng)的光手性密度
(左)及其體積轉(zhuǎn)換
(右)
3D*vNVI
這是由輸出參量:磁性手性密度和各向異性電性手性密度得到的。在這里,目前的符號(hào)并沒(méi)有區(qū)分整數(shù)(例如
或
)和密度(例如
)。
"? t@Y
#mvOhu
注意,各向異性手性密度在計(jì)算上比它們的各向同性對(duì)應(yīng)部分更消耗計(jì)算資源。由于所涉及的材料是非磁性的(
μ
r=1),計(jì)算(各向同性)磁性手性密度就足夠了。還需要注意的是,各向異性參量?jī)H適用于具有電場(chǎng)分量或磁場(chǎng)分量的解決方案。這是由于需要對(duì)該場(chǎng)進(jìn)行額外的導(dǎo)數(shù)求解。
bi 8Qbo4
p:@JC