矢量光场控制的可重构硅纳米天线

导读 Opto-Electronic Advances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 的理论,高指数介电粒子可以在可见光范围内

Opto-Electronic Advances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 的理论,高指数介电粒子可以在可见光范围内产生强烈的电磁多极共振。粒子中电多极与磁多极的干涉会带来许多新颖的光学性质,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,采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的相互作用提供了高质量的平台。在纳米尺度。

由特定光场激发的全电介质光学纳米结构将呈现出一种新的电磁模式,即anapole模式。这种由电偶极子和环形偶极子之间相消干涉引起的模式可以实现远场散射完全消失的无辐射模式。

平面波激发下纳米粒子的光散射通常由其主要的电磁多极矩决定。这种占主导地位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。人们普遍认为,需要对所有阶的电磁多极矩进行复杂的操作,以实现相同波长处消失的矩强度的叠加,以实现 anapole 条件。

与此形成鲜明对比的是,李向平教授的研究小组发现,纳米粒子中的电磁多极矩的复杂剪裁对于激发anapole条件是不必要的。本文报告了利用紧密聚焦的径向偏振光束隐藏在 Si 纳米粒子的共振状态中的无辐射光学 anapole 的理论和实验演示。此外,结果证明了通过将结构化偏振光束切换为方位角偏振光束来实现高对比度可重构光学散射的可能性,范围在无辐射 anapole 条件和磁多极共振之间。

所展示的机制类似于一种新的、无与伦比的方法来定制元结构的光学特性,这可能是可重构元光学的一个子领域,其中元结构的可调功能是通过结构光和结构米氏共振的独特组合实现的. 作者预计,这一发现可以为纳米光子学中光信号的高级操纵铺平道路。

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