V形硅納米球團簇的多極散射分析

何穎君，楊俊樺，陳麗芳，陳星源，徐祥福，賴國霞

（廣東石油化工學(xué)院，廣東茂名 525000）

近年來，在納米尺度上對光波進行操控的技術(shù)受到了光學(xué)和光子學(xué)界的廣泛關(guān)注［1-3］.對于金屬材料的納米結(jié)構(gòu)，強烈的光與物質(zhì)相互作用可以通過光波與金屬中自由電子振蕩的耦合來實現(xiàn).這種所謂等離激元的激發(fā)現(xiàn)象可以在孤立的單體或者有目的設(shè)計成的陣列形式結(jié)構(gòu)中進行，即超材料或超表面.然而，等離激元的激發(fā)天然伴隨著歐姆損耗，進而導(dǎo)致光波能量的損耗，給潛在應(yīng)用造成阻礙.最近，高折射率電介質(zhì)納米粒子作為功能性光操縱器件的重要組成部分引起了研究人員的注意［4-6］.例如，研究者已經(jīng)使用納米硅球排列成的一維鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)了工作在可見光波段的全電介質(zhì)Yagi-Uda型天線［2］.電介質(zhì)粒子對光的散射機理與金屬粒子有很大的不同.對于等離激元，光的耦合或控制是通過自由電子的振蕩實現(xiàn)的，而對于電介質(zhì)材料，散射過程包含有一系列多極子輻射的貢獻［7-10］，這些多極子的成分與粒子的形狀、大小以及材料的介電常數(shù)、光波長等有復(fù)雜的關(guān)系.因此電介質(zhì)粒子的散射可以提供更多的自由度，例如在金屬中不容易實現(xiàn)的磁偶極子［11］或者環(huán)形偶極子［12］可以在米共振中觀察到.事實上，通過對激發(fā)的多極子之間的干涉進行仔細的設(shè)計，研究人員已經(jīng)獲得了一些特異的散射行為，如橫向的Kerker散射［13-14］以及無輻射的Anapole［15-16］.

雖然高折射率電介……