Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > math-ph > arXiv:2402.13981

帮助 | 高级搜索

数学物理

arXiv:2402.13981 (math-ph)
[提交于 2024年2月21日 ]

标题: 平面波在“层叠”周期系统中的散射的即插即用分析范式

标题: Plug-and-play analytical paradigm for the scattering of plane waves by "layer-cake" periodic systems

Authors:Prasanna Salasiya, Shixu Meng, Bojan B. Guzina
摘要: 我们研究二维情况下由与边界方向平行的异质层对平面标量波的散射。 在将该层描述为周期性薄层的并集时,我们通过融合传播矩阵的概念和由每个薄层的单元体特征的布洛赫本征态来解决散射问题。 通过求解二次特征值问题(QEVP)获得的特征布洛克本征态,该问题在给定(i)激励频率和(ii)沿边界方向的实数值波数的情况下,寻找垂直于层边界的复数值波数——该波数在整个系统中保持不变。 QEVP的谱分析揭示了特征值谱离散性的充分条件以及所有特征值成复共轭对出现的事实。 通过部署传播矩阵方法提供的分解,我们证明了单个特征值(因此是本征模态)对解的贡献随着其虚部绝对值的增加呈指数衰减,这为分解后的布洛赫波解的截断提供了合理的依据。 所提出的方法适用于彩虹陷阱、能量收集器和超表面的最佳设计,这些结构操纵波的能力不仅由组成薄层的个体色散特性决定,还由后者在复合层中的排列和一般适配决定。 使用分解后的布洛赫方法,可以通过组件薄层的排列和窗口平移/拉伸生成的试验配置的评估可以加快数十倍。
摘要: We investigate the scattering of scalar plane waves in two dimensions by a heterogeneous layer that is periodic in the direction parallel to its boundary. On describing the layer as a union of periodic laminae, we develop a solution of the scattering problem by merging the concept of propagator matrices and that of Bloch eigenstates featured by the unit cell of each lamina. The featured Bloch eigenstates are obtained by solving the quadratic eigenvalue problem (QEVP) that seeks a complex-valued wavenumber normal to the layer boundary given (i) the excitation frequency, and (ii) real-valued wavenumber parallel to the boundary -- that is preserved throughout the system. Spectral analysis of the QEVP reveals sufficient conditions for discreteness of the eigenvalue spectrum and the fact that all eigenvalues come in complex-conjugate pairs. By deploying the factorization afforded by the propagator matrix approach, we demonstrate that the contribution of individual eigenvalues (and so eigenmodes) to the solution diminishes exponentially with absolute value of their imaginary part, which then forms a rational basis for truncation of the factorized Bloch-wave solution. The proposed methodology caters for the optimal design of rainbow traps, energy harvesters, and metasurfaces, whose potency to manipulate waves is decided not only by the individual dispersion characteristics of the component laminae, but also by ordering and generally fitting of the latter into a composite layer. Using the factorized Bloch approach, evaluation of trial configurations -- as generated by the permutation and window translation/stretching of the component laminae -- can be accelerated by decades.
主题: 数学物理 (math-ph)
引用方式: arXiv:2402.13981 [math-ph]
  (或者 arXiv:2402.13981v1 [math-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2402.13981
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Bojan Guzina [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2024 年 2 月 21 日 18:09:37 UTC (12,039 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
math-ph
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2024-02
切换浏览方式为:
math
math.MP

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号