Fig. 1. Schema di un'antenna ottica riconfigurabile che supporta la condizione di anapolo senza radiazioni nascosta in una risonanza magnetica alla stessa frequenza. Il raggio RP (a) o AP (b) strettamente focalizzato viene utilizzato per realizzare selettivamente gli scenari di diffusione non di diffusione e di risonanza dell'antenna ottica.
Una nuova pubblicazione da Opto-Electronic Advances considera nano antenne di silicio riconfigurabili controllate da un campo luminoso vettoriale.
Secondo la teoria di Mie, le particelle dielettriche ad alto indice possono essere indotte con un'intensa risonanza multipolare elettrica e magnetica nel campo del visibile. L'interferenza tra multipolo elettrico e magnetico nelle particelle porterà molte nuove proprietà ottiche, come l'aumento del campo elettromagnetico, il cambiamento della direzione di dispersione e così via. Pertanto, poiché il silicio è il materiale più comunemente usato per dispositivi semiconduttori con alto indice di rifrazione, l'uso di strutture di micro-nano silicio come nano-antenne ottiche completamente dielettriche fornisce una piattaforma di alta qualità per la modulazione del campo ottico e l'interazione tra luce e materia su scala nanometrica.
Le nanostrutture ottiche completamente dielettriche eccitate da uno specifico campo ottico esporranno una nuova modalità elettromagnetica, la modalità anapolo. Questa modalità indotta dall'interferenza distruttiva tra dipolo elettrico e dipolare toroidale può realizzare una modalità senza radiazioni in cui la dispersione del campo lontano scompare completamente.
La diffusione ottica di una nanoparticella sotto l'eccitazione di un'onda piana è solitamente determinata dal suo momento multipolare elettromagnetico predominante. Un tale momento multipolare predominante può persino decidere la natura elettrica o magnetica dello scattering nella fotonica completamente dielettrica. È generalmente percepito che la manipolazione sofisticata dei momenti multipolari elettromagnetici di tutti gli ordini per realizzare la sovrapposizione delle forze del momento svanito alla stessa lunghezza d'onda sono necessarie per ottenere la condizione di anapolo.
Fig. 2. Risultati della decomposizione elettromagnetica multipolare cartesiana per la potenza di scattering di un nanodisco di Si sotto l'eccitazione di un raggio RP strettamente focalizzato (a) e un raggio AP strettamente focalizzato (b), rispettivamente. E le immagini sperimentali nella condizione di anapolo eccitate da un RP focalizzato (c) e la condizione di risonanza MQ eccitata da un AP focalizzato (d). Credito:Compuscript Ltd
In netto contrasto, il gruppo di ricerca del professor Li Xiangping ha scoperto che l'adattamento sofisticato dei momenti multipolari elettromagnetici nelle nanoparticelle non è necessario per l'eccitazione della condizione di anapolo. Questo articolo riporta la dimostrazione teorica e sperimentale dell'anapolo ottico senza radiazioni nascosto in uno stato risonante di una nanoparticella di Si che utilizza un raggio polarizzato radialmente strettamente focalizzato. Inoltre, i risultati dimostrano la possibilità di realizzare uno scattering ottico riconfigurabile ad alto contrasto, compreso tra la condizione di anapolo senza radiazioni e la risonanza magnetica multipolare, commutando fasci di polarizzazione strutturata in fascio polarizzato azimutale.
Il meccanismo dimostrato assomiglia a un modo nuovo e senza precedenti per adattare le proprietà ottiche delle metastrutture, che potrebbe dare inizio a un sottocampo di meta-ottica riconfigurabile in cui la funzionalità sintonizzabile delle metastrutture è consentita dalla combinazione unica di luce strutturata e risonanze Mie strutturate . Gli autori anticipano che questa scoperta potrebbe aprire la strada alla manipolazione avanzata del segnale ottico nella nanofotonica. + Esplora ulteriormente
