Scattering resonances in unbounded transmission problems with sign-changing coefficient
Scattering resonances in unbounded transmission problems with sign-changing coefficient
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具有变号系数的无界传输问题中的散射共振
DOI：
10.1093/imamat/hxad005
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发表时间：
2023
影响因子：
1.2
通讯作者：
Moitier, Zoïs
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Carvalho, Camille;Moitier, Zoïs
众所周知，经典的光学腔可以表现出与散射共振相关的局部化现象，导致近似解的数值不稳定性。这个结果可以通过黑盒散射框架中的“准模到共振”论证来建立。这些局部化现象集中在腔的内边界处，称为回音壁模式。在本文中，我们研究了具有变号系数的无界传输问题（对应于具有负光学特性的光学腔，例如由超材料制成的光学腔）的散射共振。由于光学性质符号的改变，以前的结果不能直接应用，在超材料-电介质界面处出现界面现象（如所谓的表面等离子体）。建立了任意二维光滑超材料腔散射共振的存在性。该证明依赖于共振的渐进特征，并表明具有符号变化系数的问题自然符合黑箱散射框架。我们的渐近分析表明，取决于超材料的属性，位于接近真实的轴的散射共振与表面等离子体。提供了若干超材料腔的示例。
It is well known that classical optical cavities can exhibit localized phenomena associated with scattering resonances, leading to numerical instabilities in approximating the solution. This result can be established via the ‘quasimodes to resonances’ argument from the black box scattering framework. Those localized phenomena concentrate at the inner boundary of the cavity and are called whispering gallery modes. In this paper we investigate scattering resonances for unbounded transmission problems with sign-changing coefficient (corresponding to optical cavities with negative optical properties, e.g. made of metamaterials). Due to the change of sign of optical properties, previous results cannot be applied directly, and interface phenomena at the metamaterial-dielectric interface (such as the so-called surface plasmons) emerge. We establish the existence of scattering resonances for arbitrary two-dimensional smooth metamaterial cavities. The proof relies on an asymptotic characterization of the resonances, and shows that problems with sign-changing coefficient naturally fit the black box scattering framework. Our asymptotic analysis reveals that, depending on the metamaterial’s properties, scattering resonances situated close to the real axis are associated with surface plasmons. Examples for several metamaterial cavities are provided.
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DOI：
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发表时间：
2000
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
M. Barel
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发表时间：
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