在JCMsuite中，利用光學(xué)手性的形式和內(nèi)置的手性參量可以計(jì)算光散射體的手性響應(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研究電磁能量的標(biāo)準(zhǔn)消光實(shí)驗(yàn)。

 

在電磁能量的情況下，消光由散射和損失[2]組成。對(duì)應(yīng)的手性參量是光學(xué)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(jìn)行的。

 

這些參量在JCMsuite中命名，如下表所示。更多細(xì)節(jié)可以在這里找到。

作為案例展示，我們計(jì)算散射體的手性響應(yīng)如下圖所示：

它的直徑是一個(gè)波長(zhǎng)的量級(jí)，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(dǎo)率μ，并觀察預(yù)測(cè)的對(duì)偶對(duì)稱性[3]對(duì)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(wú)損的和各向同性的，在它的體積內(nèi)將沒(méi)有轉(zhuǎn)換。請(qǐng)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(jì)算為如上所述的電磁手性通量的通量積分。如下圖所示，對(duì)于接近對(duì)偶對(duì)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(dǎo)率μ的變化。

該散射體是對(duì)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?cè)谙旅娴膱D中展示了增強(qiáng)的近場(chǎng)光學(xué)手性密度的電子部分。這是一個(gè)后處理過(guò)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(chǎng)增強(qiáng)

 

參考文獻(xiàn)

[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.