Rekonfigurerbare siliciumnanoantenner styret af vektorlysfelt

Fig. 1. Skematisk af en rekonfigurerbar optisk antenne, som understøtter den strålingsfrie anapoltilstand skjult i en magnetisk resonans ved samme frekvens. Tæt fokuseret RP (a) eller AP (b) stråle bruges til selektivt at realisere scenarierne for ikke-spredning og resonansspredning af den optiske antenne.

En ny publikation fra Opto-Electronic Advances overvejer rekonfigurerbare silicium nano-antenner styret af vektorielt lysfelt.

Ifølge Mies teori kan dielektriske partikler med højt indeks induceres med intens elektrisk og magnetisk multipolresonans under synlig rækkevidde. Interferensen mellem elektrisk og magnetisk multipol i partikler vil medføre mange nye optiske egenskaber, såsom forbedring af det elektromagnetiske felt, ændring af spredningsretning og så videre. Da silicium er det mest almindeligt anvendte materiale til halvlederenheder med højt brydningsindeks, giver brugen af mikro-nano silicium strukturer som al-dielektriske optiske nano-antenner en højkvalitets platform for optisk feltmodulation og interaktion mellem lys og stof. på nanoskalaen.

Alle-dielektriske optiske nanostrukturer exciteret af et specifikt optisk felt vil udvise en ny elektromagnetisk tilstand, anapoltilstand. Denne tilstand induceret af destruktiv interferens mellem elektrisk dipol og toroidal dipolær kan realisere en strålingsfri tilstand, hvor fjernfeltspredning fuldstændig forsvinder.

Optisk spredning af en nanopartikel under excitation af en plan bølge bestemmes normalt af dens overvejende elektromagnetiske multipolmoment. Et sådant fremherskende multipolmoment kan endda bestemme den elektriske eller magnetiske natur af spredningen i al-dielektrisk fotonik. Det er almindeligt opfattet, at sofistikeret manipulation af elektromagnetiske multipolære momenter af alle størrelser for at realisere superposition af forsvundne momentstyrker ved samme bølgelængde er nødvendig for at opnå anapoltilstanden.

Fig. 2. Kartesisk elektromagnetisk multipolær nedbrydning resultater for spredningskraften af en Si nanodisk under excitation af henholdsvis en tæt fokuseret RP-stråle (a) og en tæt fokuseret AP-stråle (b). Og de eksperimentelle billeder under anapoltilstanden exciteret af en fokuseret RP (c) og MQ-resonanstilstanden exciteret af en fokuseret AP (d). Kredit:Compuscript Ltd

I skarp kontrast opdagede professor Li Xiangpings forskergruppe, at sofistikeret skræddersyning af elektromagnetiske multipolære momenter i nanopartikler er unødvendigt for exciteringen af anapoltilstanden. Denne artikel rapporterer den teoretiske og eksperimentelle demonstration af strålingsfri optisk anapol skjult i en resonanstilstand af en Si-nanopartikel ved hjælp af stramt fokuseret radialt polariseret stråle. Desuden viser resultaterne muligheden for realisering af rekonfigurerbar optisk spredning med høj kontrast, der spænder mellem den strålingsfrie anapoltilstand og den magnetiske multipolære resonans ved at skifte strukturerede polarisationsstråler til azimutpolariseret stråle.

Den demonstrerede mekanisme ligner en ny og uovertruffen måde at skræddersy de optiske egenskaber af meta-strukturer, som kan starte et underfelt af rekonfigurerbar meta-optik, hvor den indstillelige funktionalitet af meta-strukturer er muliggjort af den unikke kombination af struktureret lys og strukturerede Mie-resonanser . Forfatterne forventer, at denne opdagelse kan bane vejen for den avancerede manipulation af optiske signaler i nanofotonik. + Udforsk yderligere

Forskere udvikler kubisk siliciumnanoantenne

Sidste artikelEn enklere tilgang til at skabe kvantematerialer

Næste artikelDynamiske metasurfaces og metadevices understøttet af graphene