Limiting amplitude principle and resonances in plasmonic structures with corners: Numerical investigation
Limiting amplitude principle and resonances in plasmonic structures with corners: Numerical investigation
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带角的等离子体结构中的极限振幅原理和共振：数值研究
DOI：
10.1016/j.cma.2021.114207
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发表时间：
2022
影响因子：
7.2
通讯作者：
Scheid, Claire
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Carvalho, Camille;Ciarlet, Patrick;Scheid, Claire
极限振幅原理表明，散射体对谐波光激励的响应是具有相同脉冲的渐近谐波。根据散射体的几何形状和性质，可能有也可能没有一个既定的理论证明来验证这一原理。在本文中，我们研究了一种理论缺失的情况：我们考虑了一个带角的二维色散Drude结构。在非损耗情况下，众所周知，寻找谐波解会导致特定范围内临界脉动的不适定问题，该问题以金属的性质和角的孔径为特征。不适定性是由于黑洞波拐角处的高振荡共振。然而，具有谐波激励的时域公式在数学上总是有效的。根据这一观察，我们推测极限振幅原理可能不适用于所有的脉动。利用时域设置，我们提出了一种系统的数值方法，可以为后一种猜想提供数值证据，并找到临界脉动的清晰特征。此外，我们将我们的结果与发生在有损物理金属情况下的潜在物理等离子体共振联系起来。
The limiting amplitude principle states that the response of a scatterer to a harmonic light excitation is asymptotically harmonic with the same pulsation. Depending on the geometry and nature of the scatterer, there might or might not be an established theoretical proof validating this principle. In this paper, we investigate a case where the theory is missing: we consider a two-dimensional dispersive Drude structure with corners. In the non lossy case, it is well known that looking for harmonic solutions leads to an ill-posed problem for a specific range of critical pulsations, characterized by the metal’s properties and the aperture of the corners. Ill-posedness is then due to highly oscillatory resonances at the corners called black-hole waves. However, a time-domain formulation with a harmonic excitation is always mathematically valid. Based on this observation, we conjecture that the limiting amplitude principle might not hold for all pulsations. Using a time-domain setting, we propose a systematic numerical approach that allows to give numerical evidences of the latter conjecture, and find clear signature of the critical pulsations. Furthermore, we connect our results to the underlying physical plasmonic resonances that occur in the lossy physical metallic case.
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