偶极子四极子六极子八极子十极子等的散射仿真

以前回过一个帖子: 点光源为什么散射测不出来 为什么有的文献说是偶极子散射
不过一些用户可能没有找到,或者希望获得高阶极子(不管是电或是磁)的散射。实际上不管是什么极子,都不能用点光源了例如偶极子来仿真,请大家请参考TFSF的说明。

那为什么文献上都说是哪个极子的散射呢?这是因为,对应某个波长的散射(用TFSF),其近场或者远场的电、磁场分布与这些极子的分布一样。这些极子的场分布可以参考半导体所王Liancheng博士的文章:
Analysis of symmetry breaking configurations in metal nanocavities: Identification of
resonances for generating high-order magnetic modes and multiple tunable magneticelectric
Fano resonances
Liancheng Wang, Zhiqiang Liu, Xiaoyan Yi, Yiyun Zhang, Hongjian Li, Jinmin Li, and Guohong Wang
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 119, 173106 (2016)

我参与了此篇文章的审稿,并给与了高度评价。此文一审直接通过,的确是一篇高水平的文章。下面是几个图形共大家参考。

仿真仍然用TFSF的局部平面波,从散射或者消光截面结果得到特征波长,再用Profile监视器监测这些指定的波长近场分布就能分析出它们是什么极子,当然这需要用户对这些极子的分布有比较深入的理解。

注: 一般教科书从Charge开始, 然后给出偶极子的定义: 由一定间距的正负电荷形成:


因为高阶极子的激励需要张量的动量才能表征和激发。

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孙老师,您好
想向您咨询下,这个如何通过近场分析出什么极子,因为我对每种极子的分布并不是很了解,还有通过FDTD能得出散射谱多极展开后的结果么?

很多人对此有问题,不过这个已经不是仿真软件的问题了。
一般来说,用户需要首先确定要分析哪些波长,通常都是透射率/反射率、散射截面/消光截面等曲线的特征波长,也就是峰值波长;然后,再用Profile监视器监测这些波长的近场分布,看看它与什么极子的分布相同。当然,如果愿意用户也可以计算远场分布,由于近场已经能算出,何必再计算远场呢?
多极展开具体是什么意思?是Multipole?
我理解就是分别计算不同特征波长的极子,也许可以通过计算极矩大小来推算?

我想要分析的就是这些峰值波长。


就像这个图中的结果,想通过近场分布得到对应的占主导的谐振模式。
多极展开就是multipole expansion,将FDTD计算的散射谱的展开成几种不同谐振模式的贡献。
对您说的“分别计算不同特征波长的极子,也许可以通过计算极矩大小来推算”,并不是很理解?

如果是图中的结果,你只要知道波长,用一个Profile监视器准确监测两个波长,就可以得到强度(E平方)或振幅(E的绝对值,如图中所示);而要分析极子性质,你需要看每个电场分量的实部或者虚部。

极矩的事就先不讨论了。