Dieses Buch gibt eine umfassende Einführung in die Funktionsintegralgleichungsmethoden (GFIEMs) von Green für Streuprobleme im Bereich der Nanooptik. Zunächst wird ein kurzer Überblick über die wichtigsten theoretischen Grundlagen aus der Elektromagnetik, der Optik und der Streutheorie gegeben, einschließlich der Theorie der Wellenleiter, der Fresnel-Reflexion und -Streuung, der Extinktion und der Absorptionsquerschnitte. Daran schließt sich eine Präsentation verschiedener Arten von GFIEMs mit zunehmender Komplexität für ein-, zwei- und dreidimensionale Streuprobleme an. In GFIEMs steht das elektromagnetische Feld an jeder Position in direktem Zusammenhang mit dem Feld an der Innenseite oder an der Oberfläche eines streuenden Objekts, das in einer Referenzstruktur platziert ist. Die Eigenschaften der Referenzstruktur und der strahlenden oder periodischen Randbedingungen werden automatisch über die Wahl der Green-Funktion berücksichtigt. In diesem Buch wird ausführlich erläutert, wie die Integralgleichungen entweder mit einfachen oder auf Finite-Elementen basierenden Methoden höherer Ordnung gelöst werden können. wie man die relevante Green-Funktion für verschiedene Referenzstrukturen und die Wahl der Randbedingungen berechnet; und wie man die optischen Nahfeldquerschnitte und die von einer lokalen Quelle abgegebene Leistung berechnet. Lösungsstrategien für große Strukturen werden diskutiert, die entweder auf Transfermatrix-Ansätzen oder dem konjugierten Gradientenalgorithmus in Kombination mit der Fast-Fourier-Transformation basieren. Besonderes Augenmerk wird auf die Reduzierung des Rechenproblems für dreidimensionale Strukturen mit zylindrischer Symmetrie durch die Verwendung zylindrischer harmonischer Ausdehnungen gelegt. Jedes vorgestellte Verfahren wird von Beispielen aus der Nanooptik begleitet, darunter: resonante Metall-Nanopartikel, die in einem homogenen Medium oder auf einer Oberfläche oder einem Wellenleiter platziert sind; eine mikrostrukturierte Gradientenindex-Linse; der Purcell-Effekt für einen Emitter in einem photonischen Kristall; die Anregung von Oberflächenplasmonenpolaritonen durch Erzeugung der zweiten Harmonischen in einer Polymerfaser, die auf einem dünnen Metallfilm platziert ist; und antireflektierende, breitbandabsorbierende oder resonante Oberflächenmikrostrukturen. Jede vorgestellte Methode wird auch von Richtlinien für die Softwareimplementierung und Übungen begleitet. Funktionen Umfassende Einführung in die Methoden der Integralgleichung nach Greens Funktion für Streuprobleme im Bereich der Nanooptik Detaillierte Erläuterung der Diskretisierung und Lösung von Integralgleichungen mit einfachen und höherwertigen Finite-Elemente-Ansätzen Lösungsstrategien für große Strukturen Richtlinien für die Softwareimplementierung und Übungen Breite Auswahl an Beispielen für Streuprobleme in der Nanooptik . Sprache: Englisch