无序介电超表面单层的分析性表面阻抗建模

《Scientific Reports》：Analytical surface-impedance modeling of disordered dielectric metasurface monolayers

　　

摘要

本文提出了一种紧凑的、封闭形式的表面阻抗框架，用于统计无序全介电单层超表面的正常入射情况。动态米氏极化率与无序平均相互作用常数相结合，产生了集体电响应和磁响应，这些响应被映射为等效的片状导纳和片状阻抗。通过ABCD矩阵嵌入实现了相干反射和透射，而漫反射则通过单粒子米氏理论进行估算，并通过单一的相关权重与镜面通道关联起来。该公式遵循被动性和能量守恒原则，可以直接获取相应的电表面电流分布和磁表面电流分布。对硅纳米球超表面的验证显示，其结果与集合平均全波模拟（FDTD）结果吻合良好，并展示了在晶体硅上制备的超薄抗反射涂层的效果。通过将微观共振特性与宏观片状参数联系起来，该框架为无序超表面的建模和设计提供了一种高效且物理上透明的工具。