In una nuova pubblicazione da Opto-Electronic Advances, ricercatori della South China University of Technology, Guangzhou, Cina, discutono della nanoantenna cuboide di silicio con un grande fattore Purcell simultaneo per l'emissione di dipolo elettrico, dipolo magnetico e quadrupolo elettrico.

L'effetto Purcell è comunemente usato per aumentare il tasso di emissione spontanea modificando l'ambiente locale di un emettitore di luce. La densità dello stato del fotone vicino all'emettitore di luce può essere regolata attraverso le nanoantenne metalliche o dielettriche, modificando così la sua emissività spontanea. Le nanoantenne plasmoniche mostrano straordinarie risonanze plasmoniche di superficie che creano un campo elettrico altamente localizzato e aumentano la densità fotonica locale degli stati, con conseguente aumento del tasso di emissione spontanea. Tuttavia, l'effetto è accompagnato da grandi perdite indesiderate dovute al forte assorbimento di metallo. Al contrario, le nanoantenne dielettriche con un'elevata permittività e che supportano forti risonanze Mie offrono il potenziale per realizzare una manipolazione a bassa perdita della dispersione della luce. Lavori recenti hanno dimostrato che nanosfere dielettriche di dimensioni sufficientemente grandi possono esibire le modalità di risonanza del dipolo elettrico (ED), del dipolo magnetico (MD) e del quadrupolo elettrico (EQ) sull'illuminazione dell'onda piana e sono state utilizzate per migliorare l'emissione MD, o per migliorare l'emissione ED e MD rispettivamente con diverse dimensioni di nanosfere. Tuttavia, non è chiaro se queste nanosfere dielettriche o altre nanostrutture dielettriche più generali possano essere utilizzate per migliorare simultaneamente l'emissione spontanea da ED, MD ed EQ con perdite molto basse e di grande entità rispetto alle nanostrutture plasmoniche.

Gli autori di questo articolo propongono una nanoantenna dielettrica al silicio per aumentare contemporaneamente l'emissione di dipolo elettrico, dipolo magnetico e quadrupolo elettrico. Studiano la sezione trasversale di scattering, la distribuzione di carica polarizzata e la distribuzione del campo elettromagnetico per l'onda piana elettromagnetica che illumina la nanoantenna cuboide dielettrica al silicio, identificando così l'esistenza simultanea di modalità di risonanza ED, MD ed EQ in questa nanoantenna. Il fattore di Purcell massimo calcolato degli emettitori ED, MD ed EQ a diversi orientamenti all'interno della nanoantenna è rispettivamente 18, 150 e 118, che si verificano rispettivamente alla lunghezza d'onda di risonanza di 475, 750 e 562 nm, corrispondente alle modalità di risonanza nel nanoantenna e corrispondente ai colori blu, rosso e verde. Le caratteristiche di distribuzione della carica di polarizzazione aiutano a chiarire l'eccitazione e la radiazione di queste modalità di risonanza come l'origine fisica del grande fattore Purcell che si verifica contemporaneamente in questa nanoantenna cuboide di silicio. Questi risultati teorici potrebbero aiutare a esplorare in profondità e progettare la nanoantenna dielettrica come un candidato ideale per migliorare l'emissione di ED, MD ed EQ contemporaneamente con una perdita molto piccola nell'intervallo visibile, che è superiore allo schema più popolare della nanoantenna plasmonica. + Esplora ulteriormente

Straordinaria modulazione della polarizzazione della luce con plasmoni scuri in nanocavità magnetoplasmoniche