点击文章标题查看全文
1 研究背景
根据米氏（Mie）理论，高折射率电介质亚波长颗粒在可见光波段支持电、磁多极谐振模式。通过电磁多极模式的相互作用可实现电磁场增强和定向散射等应用。由于硅是半导体器件最常用的材料，以硅微纳结构作为光学天线为自由空间光信号与片上器件的耦合提供了解决方案。
全电介质光学亚波长结构存在一种新颖的散射状态，也即无散射状态-Anapole condition。这种状态可通过电偶极子(electricdipole)和环形偶极子(toroidal dipole)的远场相消干涉形成，并同时实现近场电磁场分量的增强。因此，Anapole condition越来越多地应用于非线性纳米光子学、激光和传感等领域。
2 研究亮点
平面波激发下光学天线的散射特性通常由其诱导的电磁多极矩决定。为了实现Anapole condition，常规方法是通过优化光学天线的结构参数调控所支持的电磁模式，在实现电偶极子和环形偶极子相消干涉的同时抑制其它高阶极矩的响应。这种方法对亚波长结构的制备精度要求非常高。
来自暨南大学的李向平教授和徐毅教授（现广东工业大学）联合团队发现不需刻意对光学天线的几何尺寸进行优化也可精确实现Anapole condition。该团队报道了利用紧聚焦的径向偏振光(RP)的矢量特性，通过与电偶极子模式的偏振匹配可以准确地激励Anapole condition，并通过实验证明了硅基光学天线的无散射状态。此外，将径向偏振光切换为角向偏振光(AP)，可从无辐射的Anapole condition切换至散射增强的磁多极共振模式，给高对比度可重构光散射带来新的可能。
图1 通过矢量光调控硅基光学天线响应的示意图。紧聚焦的径向偏振光 (a) 或角向偏振(b) 光束用于选择性地实现光学天线的非散射状态和共振散射模式
图2 硅纳米颗粒在紧聚焦径向偏振光(a)和角向偏振光(b)激发下所诱导的电磁多极矩。(c)由径向偏振光激发的Anapole condition和(d)角向偏振光束激发的磁四极共振模式对应的远场散射强度
实验结果表明微纳光学天线的响应可通过激励光的矢量特性进行调控，实现可重构的天线响应。该工作以“Cylindricalvector beams reveal radiationless anapole condition in a resonant state”为题发表在Opto-Electronic Advances 2022年第4期。
研究团队简介
李向平教授领导的暨南大学纳米光子及器件研究团队致力于利用前沿的纳米光子技术手段，解决全光信息技术包括信息存储、显示及成像面临的技术瓶颈。团队主要研究领域包括超构表面光场调控、多维复用光存储以及超分辨光学技术等。研究组在光学多维复用技术以及超分辨技术上多次取得重大突破，一直是光存储信息密度的世界纪录保持者。团队从2015年建立至今，在Science, Nature Photonics, Nature Nanotechnology, Nature Communications, Light Science & Applications, Nano Letters, Opto-Electronic Advances等国际期刊发表论文超过70篇。
论文原文
Lu YD, Xu Y, Ouyang X, Xian MC, Cao YY et al. Cylindrical vector beams reveal radiationless anapole condition in a resonant state. Opto-Electron Adv 5, 210014 (2022).
https://www.oejournal.org/article/doi/10.29026/oea.2022.210014
DOI:10.29026/oea.2022.210014
长按识别此二维码，直达全文
文章荐读
OEA | 硅介质纳米天线同时增强电偶极子、磁偶极子和电四极子的自发辐射【华南理工李志远教授团队】
Deng QR, Chen JF, Long L, Chen BQ, Yu HK et al. Silicon cuboid nanoantenna with simultaneous large Purcell factor for electric dipole, magnetic dipole and electric quadrupole emission. Opto-Electron Adv 5, 210024 (2022).
OEA封面 | 全介质超表面中高品质因子谐振产生及应用【刘艳教授&甘雪涛教授】
Fang CZ, Yang QY, Yuan QC, Gan XT, Zhao JL et al. High-Q resonances governed by the quasi-bound states in the continuum in all-dielectric metasurfaces. Opto-Electron Adv 4, 200030 (2021).
免责声明：本文旨在传递更多科研资讯及分享，所有其他媒、网来源均注明出处，如涉及版权问题，请作者第一时间后台联系，我们将协调进行处理，所有来稿文责自负，两江仅作分享平台。转载请注明出处，如原创内容转载需授权，请联系下方微信号。
