Fig. 1. Esquema de uma antena óptica reconfigurável que suporta a condição anápole sem radiação oculta em uma ressonância magnética na mesma freqüência. O feixe RP (a) ou AP (b) fortemente focado é usado para realizar seletivamente os cenários de não espalhamento e espalhamento ressonante da antena óptica.
Uma nova publicação da
Avanços Opto-Eletrônicos considera nano antenas de silício reconfiguráveis controladas por campo de luz vetorial.
De acordo com a teoria de Mie, partículas dielétricas de alto índice podem ser induzidas com intensa ressonância multipolar elétrica e magnética sob alcance visível. A interferência entre os multipolos elétricos e magnéticos nas partículas trará muitas novas propriedades ópticas, como o aumento do campo eletromagnético, a mudança da direção de espalhamento e assim por diante. Nesse sentido, uma vez que o silício é o material mais comumente usado para dispositivos semicondutores com alto índice de refração, o uso de micro-nano estruturas de silício como nano-antenas ópticas totalmente dielétricas fornece uma plataforma de alta qualidade para modulação de campo óptico e interação entre luz e matéria em nanoescala.
Nanoestruturas ópticas totalmente dielétricas excitadas por um campo óptico específico exibirão um novo modo eletromagnético, o modo anápolo. Este modo induzido pela interferência destrutiva entre o dipolo elétrico e o dipolar toroidal pode realizar um modo sem radiação no qual a dispersão de campo distante desaparece completamente.
O espalhamento óptico de uma nanopartícula sob a excitação de uma onda plana é geralmente determinado pelo seu momento multipolar eletromagnético predominante. Esse momento multipolar predominante pode até decidir a natureza elétrica ou magnética do espalhamento em fotônica totalmente dielétrica. É geralmente percebido que a manipulação sofisticada de momentos multipolares eletromagnéticos de todas as ordens para realizar a superposição de forças de momentos desaparecidos no mesmo comprimento de onda é necessária para alcançar a condição anápole.
Fig. 2. Resultados da decomposição multipolar eletromagnética cartesiana para o poder de espalhamento de um nanodisco de Si sob a excitação de um feixe RP fortemente focado (a) e um feixe AP fortemente focado (b), respectivamente. E as imagens experimentais sob a condição anápole excitada por um RP focalizado (c) e a condição de ressonância MQ excitada por um AP focalizado (d). Crédito:Compuscript Ltda.
Em nítido contraste, o grupo de pesquisa do professor Li Xiangping descobriu que a adaptação sofisticada de momentos multipolares eletromagnéticos em nanopartículas é desnecessária para a excitação da condição anápole. Este artigo relata a demonstração teórica e experimental de um anápolo óptico sem radiação escondido em um estado ressonante de uma nanopartícula de Si utilizando feixe polarizado radialmente fortemente focado. Além disso, os resultados demonstram a possibilidade de realização de espalhamento óptico reconfigurável de alto contraste, variando entre a condição anápolo sem radiação e a ressonância magnética multipolar, trocando feixes de polarização estruturada para feixe polarizado azimutal.
O mecanismo demonstrado se assemelha a uma maneira nova e incomparável de adaptar as propriedades ópticas das meta-estruturas, que podem iniciar um subcampo de meta-óptica reconfigurável, onde a funcionalidade ajustável das meta-estruturas é habilitada pela combinação única de luz estruturada e ressonâncias de Mie estruturadas. . Os autores antecipam que esta descoberta pode abrir caminho para a manipulação avançada do sinal óptico em nanofotônica.
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