我院在光子微结构操控光波的研究中取得重要进展

更新时间:2018-3-20????浏览次数:2522

近日,我院研究人员张小明博士以第一作者身份在光学类国际期刊《Optics Letters》在线发表了关于全介电光学纳米天线的研究成果“Dual-band unidirectional forward scattering with all-dielectric hollow nanodisk in the visible”(Opt. Lett. 2018, 43(6):1275-1278.)。

20世纪末至今,光学纳米天线(Optical Nanoantenna)一直都是国内外研究的重点。主要原因是纳米天线可以在光学波段范围内实现对光波的灵活调控。更为重要的是,光学纳米天线在维度上可以达到纳米量级,实现光子器件的小型化,因此能极大地降低制作成本。基于这些优点,光学纳米天线潜力巨大,被认为可能应用于激光器、光电探测、近场光刻、生物成像和扫面探针显微镜等众多领域。目前多数研究都集中在金属天线。然而,金属天线在光频波段的材料损耗成为其在实际应用中的阻碍。介电材料能够显着降低光学系统的损耗,因此近几年兴起了基于全介电光子微结构的研究。我院科研人员张小明博士对全介电纳米天线的远场单向性散射做了深入研究。

通过对设计的中空纳米结构的光学共振模式进行多极子展开,张小明博士发现,这类天线支持的多个模式(包括电偶极矩,磁偶极矩,电四极矩和旋磁偶极矩)可以在两个不同波长处满足广义的Kerker条件,实现双波长的前向散射。另外,如果将该类结构排成阵列,在这两个波长位置处,随着光子微结构个数的增加,它们的主瓣波束角逐渐减小,可以实现超散射(Superscattering)。基于其设计与研究的光学天线,可以灵活地操控光波与纳米尺度物质的相互作用,从而提升光学天线在光谱学、传感、显示技术和光电器件的实用性和应用潜力。

《Optics Letters》是美国光学学会(OSA)于1977年创办的物理-光学科学期刊,涉及的研究领域覆盖光学科学各个领域,2017年影响因子为3.416。

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Xiao Ming Zhang, Qiang Zhang, Shang Jie Zeng, Zhen Zhen Liu, and Jun-Jun Xiao, Dual-band unidirectional forward scattering with all-dielectric hollow nanodisk in the visible, Opt. Lett. 2018, 43(6) 1275-1278.

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