Publication

HELIOS: A Surface Integral Equation Framework for Light Scattering in Stratified Backgrounds

2026

Résumé

In this work, we introduce HomogEneous and Layered medIa Optical Scattering (HELIOS), a surface integral equation solver designed to model electromagnetic scattering by nanostructures within stratified media. Our method utilizes the layered medium dyadic Green's tensor, where Sommerfeld integrals are computed using stable contour integration techniques. By adopting the matrix-friendly formulation alongside a tabulation-interpolation strategy, the implementation achieves both accuracy and numerical stability, even for objects touching or intersecting layer boundaries. The capabilities of the solver are demonstrated through the analysis of a gold dimer situated at an air-SiO2 interface. The resulting optical cross sections and near-field map confirm the accuracy of HELIOS for simulating light-matter interactions in layered backgrounds.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/a2cb1b1f-9f3e-4a84-a6ec-664d04206cb6

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Concepts associés (32)

Diffusion des ondes

La diffusion est le phénomène par lequel un rayonnement, comme la lumière, le son ou un faisceau de particules, est dévié dans diverses directions par une interaction avec d'autres objets. La diffusion peut être isotrope, c'est-à-dire répartie uniformément dans toutes les directions, ou anisotrope. En particulier, la fraction de l'onde incidente qui est retournée dans la direction d'où elle provient est appelée rétrodiffusion (backscatter en anglais). La diffusion peut s'effectuer avec ou sans variation de fréquence.

Diffusion Rayleigh

La diffusion Rayleigh est un mode de diffusion des ondes, par exemple électromagnétiques ou sonores. Elle opère lorsque la longueur d'onde est beaucoup plus grande que la taille des particules diffusantes. On parle de diffusion élastique, car cela se fait sans variation d'énergie, autrement dit l'onde conserve la même longueur d'onde. Elle est nommée d'après John William Strutt Rayleigh, qui en a fait la découverte.

Computational electromagnetics

Computational electromagnetics (CEM), computational electrodynamics or electromagnetic modeling is the process of modeling the interaction of electromagnetic fields with physical objects and the environment. It typically involves using computer programs to compute approximate solutions to Maxwell's equations to calculate antenna performance, electromagnetic compatibility, radar cross section and electromagnetic wave propagation when not in free space.

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Source Attribution of High-Latitude Aerosols Based on Multi-Wavelength Optical Properties

Multiobjective tweezers in scattering media

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