Высокоточный полуаналитический метод решения задачи о рассеянии электромагнитного излучения ансамблем параллельных прямых круговых цилиндров

Предложен метод решения двумерной задачи рассеяния электромагнитного излучения кластером из произвольного числа параллельных бесконечных однородных прямых круговых непересекающихся цилиндров. Каждый цилиндр может иметь произвольные значения радиуса и комплексной диэлектрической проницаемости, а их оси, оставаясь параллельными, могут занимать произвольное положение в пространстве. Решение строится на основе аналитического разложения электромагнитного поля по цилиндрическим гармоникам. Многократное рассеяние учитывается посредством теоремы сложения Графа, что приводит для коэффициентов разложения к линейной системе уравнений. Эта система решается численно с контролем обусловленности и, при необходимости, в арифметике повышенной точности с последующей многоступенчатой верификацией сходимости. Метод позволяет получать численно верифицированные решения с контролируемой точностью в широком диапазоне параметров, включая плотно упакованные субволновые конфигурации. В качестве примера исследовано рассеяние плоской линейно поляризованной монохроматической волны субволновым кластером из трех идентичных алюминиевых наноцилиндров. Вычислены и проанализированы сечения рассеяния, поглощения и экстинкции, а также индикатриса рассеяния. Построены силовые линии поля вектора Пойнтинга, демонстрирующие перераспределение потока энергии между цилиндрами кластера и формирование локализованных областей усиления поля вблизи их поверхностей.