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亚波长天线上的晶格岑克模式
摘要： 由过渡金属二硫化物、锗、碳化物等常见高光学损耗材料制成的孤立纳米颗粒中，其光学共振较弱，既不足以实现场增强效应，也难以与贵金属纳米颗粒中的等离子体共振相媲美。本研究提出了一种新方法，可在这类高光学损耗纳米颗粒阵列中产生强共振，并揭示了其在超薄光学元件高效光控、传感及光伏应用中的潜力。通过研究具有大介电常数虚部（LIPP）的材料，发现这些材料的纳米结构不仅能支持被称为泽尼克波的表面模式，还能支持亚波长颗粒上的局域模式。该方法无需借助等离子体或高折射率材料，即可激发强局域化纳米颗粒共振。将LIPP颗粒排列成周期性阵列至关重要，由此产生的集体阵列共振比单颗粒共振强得多。这种集体晶格共振可通过主要由阵列周期决定的波长激发，从而在不受颗粒介电常数、尺寸或形状限制的情况下，轻松实现宽光谱范围内的灵活调控。
关键词： 过渡金属二硫化物，晶格共振，Kerker效应，二硒化钼，定向散射，纳米粒子阵列
更新于2025-09-23 15:23:52
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光机械Kerker效应
摘要： 可调谐定向散射对于天线运行、光路控制及拓扑?；す庋杓浦凉刂匾Ｔ谀擅卓帕Ｉ仙⑸涞目杉庵?，可通过利用电偶极与磁偶极辐射模式干涉的Kerker效应实现方向性。然而，小于100纳米微粒中的磁光共振相对较弱。本研究预测：无需任何磁共振，仅通过微小颗粒的颤振即可产生具有高达5.25的意外强可调谐方向性的非弹性散射。这种新型光机械Kerker效应源于振动诱导的多极转换。我们还提出了光机械自旋霍尔效应——即具有偏振依赖性的非弹性定向散射。这些发现揭示了光与机械运动相互作用本质上的多极性特征，适用于从冷原子到二维材料再到超导量子比特的多种系统。研究还提出了在纳米尺度工程化手性光机械耦合与非互易传输的应用方案。
关键词： 定向散射、多极转换、Kerker效应、光机械学、自旋霍尔效应
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用复合微球中的定向散射优化光学镊子技术
摘要： 我们证明，实现零后向散射（ZBS，即第一类Kerker条件）可使高折射率微球实现光学捕获——这类微球无法通过常规技术进行束缚。为此，我们提出基于复合超材料的替代性材料平台。通过调节包体体积填充率和微球半径，在满足ZBS条件与微球位于焦点时内外界面反射场相消干涉条件的共同作用下，即可实现稳定捕获。运用Mie-Debye-球差理论我们还发现：在因载玻片与水样界面折射而必然存在球差的常规光学镊子装置中，ZBS条件更具实用价值。这些发现不仅为新型捕获设计与应用开辟了道路，更揭示了后向散射在光学镊子物理机制中的关键作用。
关键词： 克尔克条件、光学镊子、米氏-德拜-球差理论、定向散射、复合微球
更新于2025-09-23 15:21:01
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大角度、宽带且多功能定向波导散射光栅
摘要： 传统表面浮雕光栅在偏转垂直入射光的大角度时效率较低，这限制了基于光栅的光学仪器的整体效率，也制约了其在诸多领域的应用。本研究展示了一种简单方法，可设计出对大偏转角保持高效且具备附加功能的衍射光栅。该光栅由垂直定向非对称槽波导单元构成，其单元展现出可通过波导长度精确调控的振荡单向散射特性——这是入射光激发结构内多模态干涉所致。与采用多个共振子元件的超表面光栅不同，这种非共振衍射单元的周期性排列能实现宽带运行，并对入射角变化具有强耐受性。全波模拟表明：当偏转角为47°时，该光栅设计衍射效率可达94%；偏转角80°时仍保持80%效率。为验证方法的多功能性，我们还演示了平面偏振分束器与偏振不敏感光栅的实现。
关键词： 定向散射、槽波导、衍射光栅、超构光栅、双各向异性
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于可切换定向散射的亚波长非对称金-二氧化钒纳米盘二聚体
摘要： 我们提出一种非对称金-二氧化钒（Au–VO2）纳米盘二聚体，用于实现可切换的定向散射。具体而言，通过控制VO2纳米盘从金属态到半导体态的相变，可以开启/关闭定向散射功能。更显著的是，在VO2纳米盘处于金属态时，实现了方向性达~40分贝的明显定向散射。这种可调谐定向散射现象进一步通过将金和VO2纳米盘视为两个弱相互作用电偶极子的干涉模型进行解释。随后，从这两个偶极子之间的相位差出发，很好地阐释了非对称金-VO2纳米盘二聚体的相变调控散射图案。
关键词： 定向散射、二氧化钒、局域表面等离子体共振
更新于2025-09-09 09:28:46