Physical bounds on absorption and scattering for cloaked sensors

We derive and discuss general physical bounds on the electromagnetic scattering and absorption of passive structures. Our theory, based on passivity and power conservation, quantifies the minimum and maximum allowed scattering for an object that absorbs a given level of power. We show that there is a fundamental tradeoff between absorption and overall scattering suppression for each scattering harmonic, providing a tool to quantify the performance of furtive sensors, regardless of the applied principle for scattering suppression. We illustrate these fundamental limitations with examples of light scattering from absorbing plasmonic nanoparticles and loaded dipole antennas, envisioning applications to the design of cloaked sensors and absorbers with maximized absorption efficiency.

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Romain Christophe Rémy Fleury
2014
Article

Résumé

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https://infoscience.epfl.ch/record/223343?ln=fr

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MOOCs associés (9)

Théorie de Mie

En optique ondulatoire, la théorie de Mie, ou solution de Mie, est une solution particulière des équations de Maxwell décrivant la diffusion élastique – c'est-à-dire sans changement de longueur d'onde – d'une onde électromagnétique plane par une particule sphérique caractérisée par son diamètre et son indice de réfraction complexe. Elle tire son nom du physicien allemand Gustav Mie, qui la décrivit en détail en 1908. Le travail de son prédécesseur Ludvig Lorenz est aujourd'hui reconnu comme « empiriquement équivalent » et l'on parle parfois de la théorie de Lorenz-Mie.

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.

Synchrotrons and X-Ray Free Electron Lasers (part 1)

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The first MOOC to provide an extensive introduction to synchrotron and XFEL facilities and associated techniques and applications.

Plasma Physics: Introduction

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Frequency and time domains interactions in nanophotonics

Andrei Kiselev

In this thesis, we discuss the problems of scattering and optical manipulation related to nanosystems of different complexities. The multipolar decomposition method is used to represent scattering processes in nanosystems as a series of elementary excitati ...

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Linear scattering theory of short-pulse reflectometry

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