Forskere opdager en ny type overfladegitterresonans

(a) Skema af de todimensionelle periodiske siliciumskiver under skrå indfald med TM- eller TE-polarisering. Skiverne har diameter 𝑑d, højde ℎh og gitterperioder ΛΛ i 𝑥x og 𝑦y retninger. (b) Simulerede reflektans- og transmittansspektre for siliciumdiskarrayet under skrå incidens på 𝜃=15^∘ med TM polarisering. Den lodrette stiplede linje angiver (−1,0) RA-bølgelængden. (c)–(f) Nærfelts elektriske feltfordelinger |𝐸² (farve for intensitet og pile for retninger) og (g)–(j) Poynting-vektorkort ved de fire resonansbølgelængder angivet i (b):𝜆=1130λ=1130 nm, 1184.41184.4 nm, 1312.21312.136.2 n. 2 nm fra venstre mod højre. I (c)–(j) er siliciumskiven omridset af rektanglet. Kredit:Optics Express (2022). DOI:10.1364/OE.471356

Dielektriske nanostrukturer med højt indeks, der understøtter elektriske og magnetiske resonanser, er dukket op som nye byggesten i nanofotonik til nye funktionaliteter.

Ved periodisk at arrangere disse nanostrukturer kan den kohærente interferens mellem de lokaliserede Mie-resonanser af enkelte nanostrukturer og det in-plane diffrakterede lys resultere i de såkaldte Mie-overfladegitterresonanser (SLR'er).

Forskere fra Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) ved det kinesiske videnskabsakademi undersøgte de periodiske silicium nanodiske under skrå indfald med tværgående magnetisk polarisering og opdagede ud af planet Mie elektrisk dipol overfladegitterresonans (ED-SLR) for første gang.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Optics Express den 7. september.

Holdet opdagede, at Mie ED-SLR uden for planet kunne exciteres sammen med in-plane elektrisk dipol SLR (ED-SLR), magnetisk dipol SLR (MD-SLR) og magnetisk quadrupole SLR (MQ-SLR) i periodiske silicium nanodiske under skrå indfald. De fandt ud af, at Mie ED-SLR uden for flyet kunne have fire gange større kvalitetsfaktorer end den i flyet under samme tilstand.

Li's team bemærkede, at i modsætning til den ude af planet plasmoniske ED-SLR, som er en subradiant eller mørk tilstand, kan Mie ED-SLR ude af planet behandles som en lys tilstand og har distinkt nærfeltsoptik fordelinger og spredningsforhold.

"Dette skyldes, at dipolfeltet for Mie ED-SLR er induceret af forskydningsstrømme, og de plasmoniske ED-SLR'er induceres af frie elektrongasser," sagde Dr. Li Guangyuan, tilsvarende forfatter til undersøgelsen.

Forskerne fandt også ud af, at Mie ED-SLR uden for planet kan definere en symmetribeskyttet bundet tilstand i kontinuumet ved normal forekomst. Dette skyldes, at Mie ED-SLR uden for planet ikke må udsende ved normal incidens. For små indfaldsvinkler kan kvalitetsfaktoren endda nå så højt som 10⁴ .

"Dette arbejde giver en ny tilgang til at opnå ultrahøj kvalitetsfaktorer af Mie SLR'er i dielektriske metasurfaces," sagde Dr. Li. + Udforsk yderligere

Dual-gittice Kerker-effekter:styrer lysspredning med indfaldende polarisering og vinkel

Sidste artikelForskere har skabt en matematisk model for dynamikken af nanopartikler og vira i celler

Næste artikelNanorattles ryster nye muligheder for sygdomsdetektion