三维开放光学系统的共振态展开：光的散射
2018-09-26
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最近，英国卡迪夫大学物理与天文学院由S. V. Lobanov领衔的团队提出了一种严格计算三维光学系统的方法。对于任意一个由介电常数分布描述的有限三维光学系统，这种方法可以计算该系统的电磁场、散射矩阵和的散射截面。
该方法的基础是将格林函数以系统的共振态为基矢进行展开。这些可以通过很多种方式计算，包括主流的的有限元方法和有限差分时域方法。然而，共振态展开法拥有独特的优势。比如，若使用具有球对称的解析基（例如各向同性球体）进行共振态展开，就可以在给定的频率范围内，直接确定系统共振态的一个完备集。此外，它能够充分利用系统外部场展开为矢量球谐波这一点，从而得到简洁明了的解析表达式。
研究人员将他们开发的这套方法应用于真空中的介电球，成功得到了精确的解析解表达式，该表达式正是有名的米氏散射(Mie scattering)，由此验证了这套方法的正确性。
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