(а) Схема двумерных периодических кремниевых дисков при наклонном падении с ТМ или ТЕ поляризацией. Диски имеют диаметр d, высоту h и периоды решетки ΛΛ в направлениях x и y.
(b) Смоделированные спектры отражения и пропускания массива кремниевых дисков при наклонном падении ???? = 15 ^∘ с поляризацией TM. Вертикальная пунктирная линия указывает длину волны RA (-1,0).
(c)–(f) Распределения электрического поля в ближней зоне |E ² (цвет для интенсивности и стрелки для направлений) и (g)–(j) векторные карты Пойнтинга на четырех резонансных длинах волн, указанных в (b): ????=1130λ = 1130 нм, 1184,41184,4 нм, 1312,21312,2 нм и 1336,21336,2 нм слева направо.
На (c)–(j) кремниевый диск обведен прямоугольником.
Кредит: Оптика Экспресс(2022). DOI: 10.1364/OE.471356

Диэлектрические наноструктуры с высоким показателем преломления, поддерживающие электрические и магнитные резонансы, стали новыми строительными блоками в нанофотонике для новых функций.

При периодическом расположении этих наноструктур когерентная интерференция между локализованными резонансами Ми отдельных наноструктур и дифрагированным светом в плоскости может привести к так называемым поверхностным решеточным резонансам Ми (SLR).

Исследователи из Шэньчжэньского института передовых технологий (SIAT) Китайской академии наук исследовали периодические кремниевые нанодиски при наклонном падении с поперечной магнитной поляризацией и обнаружили внеплоскостной электрический дипольный поверхностный решеточный резонанс Ми (ED-SLR).

Исследование было опубликовано в Optics Express 7 сентября.

Группа обнаружила, что внеплоскостной SLR Mie ED-SLR может возбуждаться вместе с плоскостным электрическим дипольным SLR (ED-SLR), магнитным дипольным SLR (MD-SLR) и магнитным квадрупольным SLR (MQ-SLR) в периодические кремниевые нанодиски при наклонном падении. Они обнаружили, что внеплоскостная зеркальная фотокамера Mie ED-SLR может иметь в четыре раза более высокие показатели качества, чем плоскостная, при тех же условиях.

Команда Ли заметила, что, в отличие от внеплоскостной плазмонной ED-SLR, которая является субрадиантной или темной модой, внеплоскостную ED-SLR Mie можно рассматривать как яркую моду, и она имеет четкие оптические характеристики в ближнем поле распределения и дисперсионная зависимость.

«Это связано с тем, что дипольное поле для Mie ED-SLR индуцируется токами смещения, а плазмонные ED-SLR индуцируются свободными электронными газами», — сказал доктор Ли Гуанъюань, корреспондент исследования.

Исследователи также обнаружили, что внеплоскостной Mie ED-SLR может определять связанное состояние с защищенной симметрией в континууме при нормальном падении. Это связано с тем, что внеплоскостной Mie ED-SLR не может излучать при нормальном падении. Для малых углов падения добротность может достигать даже 10⁴.

«Эта работа представляет собой новый подход к достижению сверхвысоких показателей качества SLR Ми в диэлектрических метаповерхностях», — сказал доктор Ли. «Кроме того, сосуществование мультипольных SLR открывает новые перспективы для управления взаимодействиями света и материи».