Делокализованные оптические взаимодействия в массивах наночастиц

Делокализованные оптические взаимодействия в массивах наночастиц

Коллективные решеточные резонансы (КРР), возникающие при наклонном падении в двумерных решетках конечного размера, состоящих из наносфер Si, были изучены с помощью модели связанных диполей. Показано, что гибридизация между резонансами Ми и аномалиями Вуда – Рэлея, зависящими от угла, локализованными на одной наночастице, позволяет эффективно настраивать КРР по всему видимому спектральному диапазону. Сложная природа КРР в решетках их диэлектрических частиц как с электрическим дипольным (ED), так и с магнитным дипольным (MD) резонансами открывает путь для избирательной и гибкой настройки обоих типов КРР путем соответствующего изменения угла падения. Кроме того, очень важны эффекты конечного размера, которые особенно выражены для КРР, возникающих для высоких порядков дифракции при наклонном падении.

Теоретическая часть

Коллективные решеточные резонансы происходят из-за сильного взаимодействия между наночастицами (НЧ), составляющими решетку, которое обычно происходит при освещении с длиной волны, близкой к аномалиям Вуда – Рэлея в такой решетке. В этом случае большинство НЧ возбуждаются одной и той же фазой, что приводит к сверхузким спектральным характеристикам с высокой добротностью . КРР хорошо изучены для наноструктур из плазмонных наночастиц в течение долгого времени, в то время как полностью диэлектрические аналоги привлекли внимание в относительно недавнее время. В отличие от плазмонных НЧ (в большинстве случаев характеризующихся слабым магнитным и сильным электрическим откликами), полностью диэлектрические НЧ с выраженным электрическим и магнитно-оптическим резонансами приводят к богатому разнообразию перестраиваемых КРР, которые появляются даже в правильной прямоугольной форме решетки [1-3].

Кроме того, двумерные структуры из полностью диэлектрических наночастиц с двумя различными электрическими дипольными и магнитно-дипольными резонансами демонстрируют по своей природе более сложное и интересное поведение по сравнению с соответствующими ситуациями в чисто плазмонных решетках, реагирующих на ED.

Большинство численных и теоретических исследований КРР имеют дело с бесконечно большими решетками из наночастиц при нормальном падении; однако можно предположить, что при наклонном падении все диэлектрические решетки могут демонстрировать множество полезных свойств. В работе [4] хорошо подтверждаются результаты для плазмонных решеток (только с откликом ED), из которых следует, что для полностью диэлектрических НЧ с резонансами ED и MD можно ожидать наблюдения еще большего количества эффектов.

Таким образом, в данной работе представлено изучение электромагнитных свойств двумерных решеток из полностью диэлектрических НЧ при наклонном освещении. Кроме того, работа нацелена на решетки конечных размеров и роль размера массива (с точки зрения общего числа НЧ, составляющих решетку) для КРР возникающих в таких условиях, что более актуально для экспериментальных установок, чем приближение бесконечных массивов.

12 3 4 5 Следующая ⇒