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矢量光场控制的可重构硅纳米天线

纳米技术 2022-09-15 23:58:15

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一个

支持隐藏在相同频率的磁共振中的无辐射极化条件的可重新配置光学天线的示意图

紧密聚焦的RP (a)或AP (b)波束用于选择性地实现光学天线的非散射和共振散射场景

《光电进展》的一份新出版物考虑了由矢量光场控制的可重构硅纳米天线

根据Mie理论,在可见光范围内,高折射率介质粒子可以被诱导产生强烈的电多极共振和磁多极共振

粒子中电多极子和磁多极子之间的干涉会带来许多新奇的光学性质,如电磁场的增强、散射方向的改变等

其中,由于硅是高折射率半导体器件最常用的材料,使用微纳硅结构作为全介质光学纳米天线为光场调制和光与物质在纳米尺度上的相互作用提供了高质量的平台

在特定的光场激发下,全介质光学纳米结构将呈现出一种新的电磁模式,即极化模式

这种模式由电偶极子和环形偶极子之间的相消干涉引起,可以实现远场散射完全消失的无辐射模式

纳米粒子在平面波激发下的光学散射通常由其主要的电磁多极矩决定

这种主要的多极矩甚至可以决定全电介质光子学中散射的电或磁性质

一般认为,为了达到单极条件,需要对所有阶的电磁多极矩进行复杂的处理,以实现在相同波长上消失的磁矩强度的叠加

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笛卡儿电磁多极分解结果为Si纳米盘在紧聚焦RP束(a)和紧聚焦AP束(b)激发下的散射功率

和聚焦AP (d)激发的MQ共振条件下的实验图像

信用:计算机脚本有限公司 与此形成鲜明对比的是,李向平教授的研究小组发现,纳米粒子中电磁多极矩的精密剪裁对于激发极化条件是不必要的

本文利用紧密聚焦的径向偏振光束,从理论和实验上证明了隐藏在硅纳米粒子共振态中的无辐射光学极化

此外,研究结果表明,通过将结构偏振光束转换为方位偏振光束,可以实现介于无辐射极化条件和磁多极共振之间的高对比度可重构光学散射

所展示的机制类似于一种新的和无与伦比的方法来定制元结构的光学特性,这可能开创可重构元光学的子领域,其中通过结构光和结构米氏共振的独特组合来实现元结构的可调功能

作者预计这一发现将为纳米光子学中光学信号的高级操纵铺平道路

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