Point dipole and quadrupole scattering approximation to collectively responding resonator systems
我们开发了一个理论形式主义的集体响应点散射体的辐射电磁场从每个发射器被认为是在电偶极子，磁偶极子，电四极近似。的贡献的电四极矩电磁介导的散射体之间的相互作用的详细推导出的系统，其中每个散射体代表一个线性$RLC$电路谐振器，代表常见的超材料谐振器在射频，微波和光学制度。由此产生的理论包括一个封闭的方程组的合奏离散谐振器，辐射耦合到彼此通过传播电磁场，结合潜在的强相互作用和经常性的散射过程。有效的模型进行说明和测试的例子对相互作用的点电偶极子，其中每对可以定性地取代一个模型点发射器具有不同的多极辐射矩。
2017-06-16 physics.optics
Spectral correlation between surface-enhanced resonant Raman and far field scattering destructed by dipole quadrupole coupled plasmon resonance
本研究利用银纳米颗粒二聚体发现SERRS与等离激元共振的光谱关系存在两类，并揭示偶极-偶极和偶极-四极耦合共振分别决定电磁增强，对开发等离激元纳米结构具重要意义。
2023-01-04 physics.optics
Imaging the dipole scattering of an optically levitated dielectric nanoparticle
我们使用高数值孔径（NA）成像系统实验观察纳米粒子的偶极子散射。光学悬浮的纳米颗粒提供了没有颗粒-基底相互作用的环境。我们照射的二氧化硅纳米粒子在真空中与532 nm的激光束正交的1064 nm的捕获激光束的传播方向强烈聚焦的相同的高NA物镜用于收集散射，这导致在黑暗的背景和高的信噪比。通过测量当我们旋转照射光偏振时在图像和傅立叶空间（k-空间）中的散射光分布来研究入射激光的线偏振引起的纳米颗粒的偶极子取向。当纳米粒子的偶极取向沿显微镜物镜的光轴对齐时，观察到特殊情况下的偏振涡旋（矢量光束）。我们的工作为研究Kerker条件下的散射各向异性提供了一个重要的平台。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Efficient excitation and tuning of toroidal dipoles within individual homogenous nanoparticles
我们重新审视的基本主题的光散射由单一的均匀纳米粒子的激励和操纵的环形偶极子的新视角。结果表明，除了在全介电颗粒，环形偶极子也可以有效地激发均匀的金属纳米颗粒。此外，我们表明，这些环形偶极子激发可以通过调整材料的径向各向异性参数进行光谱调谐，这为进一步更灵活地操纵光子系统内的环形响应铺平了道路。对纳米颗粒内的环形多极子激发和调谐的研究加深了我们对光散射这一开创性问题的理解，并可能孕育许多与散射相关的基础研究和应用。
2015-08-11 physics.optics
Resonances in light scattering from nonequilibrium dipole pairs
Alikahanyan National Science Laboratory (Yerevan Physics Institute)（阿里卡汉扬国家科学实验室（埃里温物理研究所））；Institute for Physical Research, Armenian National Academy of Sciences（亚美尼亚国家科学院物理研究所）
本文发现一对点状电偶极子在非平衡条件下光散射中的新型共振，源于多散射响应和双粒子格林函数的极点，通过泵浦二能级原子实现精确共振，并展示了电偶极子和磁偶极子对弱磁响应的放大效应。
2026-05-31 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Constructive and Destructive Interference of Kerker-type Scattering in an Ultra-thin Silicon Huygens Metasurface
高折射率介电纳米粒子通过多极模的干涉为奇异光的操纵提供了一个新的平台。Kerker效应是惠更斯源设计的一个例子。而不是利用电偶极子和磁偶极子之间的干扰，在许多传统的惠更斯源的设计，我们探讨Kerker型抑制后向散射介导的主导电偶极子，环形偶极子和磁四极。这些模式提供了一个设计和制造的CMOS兼容的超薄硅纳米盘metasurface与抑制磁偶极子的贡献，并通过多极分解验证。采用半解析传递矩阵模型考虑了非平凡衬底效应。该模型成功地预测了所观察到的反射倾角。通过应用建设性和相消干涉的一般标准，它示出，而建设性的干扰之间发生的电和环形偶极子的贡献，实验观察到的抑制后向Kerker型散射产生的向后散射的贡献之间的相消干涉由于总电偶极子和磁四极子。我们的研究为新型惠更斯源或超颖表面设计铺平了道路，例如奇特的横向Kerker散射。
2020-12-22 physics.class-ph physics.optics
Quantum dipole emitters in structured environments: A scattering approach (tutorial)
我们提供了一个简单的半经典形式主义来描述一个或几个量子发射器和结构化环境之间的耦合。描述发射器的电极化率，和周围的介质的格林函数，我们表明，一个直观的散射图片允许一个导出耦合方程的耦合系统的本征频率可以提取。该模型涵盖了光-物质相互作用中观察到的各种机制，包括弱耦合和强耦合、相干集体相互作用和非相干能量转移。它提供了一个统一的描述许多过程，表明不同的相互作用制度实际上是植根于同一个基础。它也可以作为在一个完整的量子电动力学框架中开发更精细模型的基础。
2019-01-01 physics.optics
The discrete dipole approximation for simulation of light scattering by particles much larger than the wavelength
在这篇手稿中，我们调查的离散偶极子近似（DDA）的能力，以模拟散射的粒子是远远大于入射光的波长，并描述了一个优化的公开可用的DDA计算机程序，处理大量的偶极子需要这样的模拟。数值模拟了折射率m=1.05和m = 2时，尺寸参数x分别为160和40的球体的光散射，并与Mie理论的精确结果进行了比较。积分和角分辨散射量的误差一般随m的增加而增加，对x没有系统的依赖性。计算时间随着x和m的增加而急剧增加，在64个处理器的集群上达到超过2周的值。该计算机程序的主要特点是能够在一组计算机上并行化单个DDA模拟，这使得它能够模拟非常大的粒子的光散射，就像本手稿中考虑的那些粒子一样。目前的局限性和可能的改进方法进行了讨论。
2007-03-31 physics.comp-ph physics.optics
Toroidal dipole induced transparency for core-shell nanoparticles
我们研究了球形纳米粒子的散射特性，采用笛卡尔多极展开方法，其中包括辐射环形多极。结果表明，环形偶极子，这是可以忽略不计的长波长近似下，可以激发内的高介电常数的介电纳米粒子和显着影响的光学制度中的散射分布。我们进一步揭示了核壳等离子体纳米粒子的散射相干性可以分为两类：i）粒子内部没有有效多极激发的平凡透明性，ii）由感应电多极子和环形多极子的相消干涉引起的非平凡透明性。环形矩的引入为近场和远场纳米粒子散射的研究提供了新的视角，这可能会为许多相关的应用提供新的思路，如生物传感，纳米天线，光伏器件等。
2015-01-30 physics.optics
Adding a spin to Kerker's condition: arbitrary scattering direction tuning of nano-antennas with designed excitation
我们描述了一种控制高折射率电介质纳米球定向散射的方法，该方法利用方位角极化相位涡旋和径向极化光束的独特聚焦特性，在纳米球内独立地激发自旋磁偶极子和垂直于磁偶极子的线性极化电偶极子模式。我们表明，通过简单地调整光学系统的出射光瞳上的场的相位和振幅，纳米球的散射可以被调谐到平面内的任何方向，并且该方法在宽的波长范围内工作。
2016-12-05 physics.optics
Comment on "Scattering of light by a parity-time-symmetric dipole beyond the first Born approximation"
本文针对一篇计算三维PT对称双δ函数势散射振幅的论文，指出其分析存在基本错误、结果无定论，并给出了该势散射振幅的精确闭式表达式。
2022-04-20 physics.optics quant-ph
Scattering Suppression and Absorption Enhancement in Contour Nanoantennas
等离子体纳米天线的应用范围不断扩大，需要多种设计方法来定制天线特性以满足特定要求。设计工作主要集中在通过操纵纳米天线的尺寸和形状来改变工作波长或增强局部场。在这里，我们提出了一种设计路径，通过在纳米结构内部引入中空区域来控制偶极纳米天线的吸收和散射特性。由此产生的轮廓几何形状可以显着抑制偶极子纳米天线的散射，同时增强其吸收。偶极和轮廓偶极纳米天线都耦合到等量的入射辐射。偶极纳米天线散射84%的耦合功率（吸收剩余的16%），而轮廓偶极结构仅散射28%的耦合功率（吸收剩余的72%）。这构成了从散射到吸收纳米天线的转变。轮廓纳米天线的散射可以通过在中空区域中并入无损电介质而不改变其吸收来进一步抑制。我们还证明了散射抑制和吸收增强功能的轮廓设计在其他纳米天线的几何形状，如自组装兼容的纳米盘和纳米环链的纳米天线结构的适用性。轮廓设计的好处可以很容易地用于各种应用;包括生物等离子体，医疗诊断/治疗，隐形传感，光致发光和热等离子体。
2015-11-04 physics.comp-ph physics.optics
Magnetic dipole moments in single and coupled split-ring resonators
我们研究的作用，磁偶极子在单个和耦合对金属开口环谐振器的数值计算其幅度和检查其相对贡献的散射截面。我们证明，磁偶极子可以强烈影响沿特定方向的散射截面。研究还发现，平行于入射磁场的磁偶极子和/或高阶多极子可能在耦合开口环谐振器的线性响应中起重要作用。
2009-10-22 physics.class-ph physics.optics
Generalization of the coupled dipole method to periodic structures
本文将耦合偶极法推广到任意周期结构的光的散射。这种新的耦合偶极子方法的制定依赖于相同的直接空间离散方案，被广泛用于研究有限物体的光的光的散射。因此，以前获得的有限系统的所有知识可以转置到周期性结构的研究。
2003-05-13 physics.comp-ph physics.optics
Mie-scattering controlled all-dielectric resonator-antenna for bright and directional point dipole emission
本文设计了一种基于Mie散射控制的全介质谐振器天线，通过Kerker条件实现NV⁻中心的高方向性发射，获得约80%的垂直收集效率。
2023-11-10 physics.optics
General point dipole theory for periodic metasurfaces: magnetoelectric scattering lattices coupled to planar photonic structures
我们半解析地研究了嵌入式二维磁电点散射晶格的任意分层光子结构的光发射和吸收特性，如在最近的等离子体增强LED和太阳能电池中所使用的。通过采用并矢格林函数的分层结构结合埃瓦尔德晶格求和来处理粒子晶格，我们开发了一种有效的方法来研究平面二维散射晶格的等离子体，或超材料点粒子，耦合到分层结构之间的耦合。使用“阵列扫描法”，我们处理本地化的源。首先，我们将我们的方法应用于平板波导中偶极发射器的光发射增强，介导的等离子体晶格。我们基准的阵列扫描方法对一个基于互易性的方法，发现计算出的辐射率增强在k-空间光锥以下显示出良好的协议。其次，我们应用我们的方法来研究周期性银纳米颗粒阵列介导的薄膜太阳能电池的吸收增强。最后，我们研究了耦合波导-晶格系统的辐射在k空间中的分布。特别是，我们探索暗模式激发等离子体晶格使用所谓的阵列扫描方法。我们的方法可以用于模拟广泛的复杂纳米光子结构，即，超颖表面、等离子体增强发光系统和光化学。
2015-12-02 physics.optics
Experimental and theoretical study of light scattering by individual mature red blood cells by use of scanning flow cytometry and discrete dipole approximation
分别采用离散偶极子近似（DDA）和扫描流式细胞仪（SFC）对成熟红细胞（RBC）的弹性光散射进行了理论和实验分析。SFC允许测量单个颗粒的光散射强度（指示线）的角度依赖性。在光散射的DDA模拟中，成熟的RBC被建模为双凹面盘。研究了红细胞取向与入射光方向的关系对光率体的影响。数值计算了不同长径比和不同体积的红细胞指标。模拟指标和SFC测量指标的比较显示出良好的一致性，验证了成熟RBC的双凹盘模型。我们模拟的光散射输出信号从SFC与红细胞的DDA建模为一个圆盘球和作为一个扁球体。双凹盘，盘球，扁球体模型进行了比较的两个方向，即面对和边缘上的入射。只有扁球体模型的边缘入射给出类似于严格的双凹盘模型的结果。
2007-04-09 physics.med-ph physics.optics
The dipole-quadrupole theory of surface-enhanced Raman scattering
综述致力于解释SERS的偶极子和四极光分子相互作用中产生的表面场强烈变化的空间中的区域中的强烈不规则的表面粗糙度。本文介绍了SERS的主要特征，几种典型粗糙表面和其它体系附近的电磁场理论，任意对称分子的SERS喇曼张量理论，SERS谱的选择规则和分析，对称分子在某些特定条件下的SERS谱中的一些反常现象，考虑了甲烷分子和立方对称群分子四极散射机制的电动力学禁戒。解释了SERS方法在单分子检测中出现的信号增强和闪烁现象。将上述理论与其它一些SERS机制进行了比较，并对SERS现象进行了解释。结果表明，理论与实验符合得很好，并解释了与SERS现象有关的许多特征。
2013-09-30 physics.chem-ph physics.optics
Controlling electromagnetic scattering with wire metamaterial resonators
辐射的操纵是实现一系列电磁应用所必需的。由于天线和散射体的特性对周围环境非常敏感，因此宏观人工创建的材料是塑造其特性的良好候选者。特别是，超材料能够控制电磁状态的色散和密度，可用于从物体散射。因此，适当设计的电磁环境可以控制波的现象。在这里，散射偶极子的电磁特性，位于内部的线介质（超材料）的数值和实验分析。研究了超材料的几何形状、介质内偶极子的排列以及入射辐射频率对散射现象的影响。结果表明，偶极子的谐振与超材料的法布里-珀罗模式杂交，导致电磁特性的完全重塑。观察到受控散射抑制和超散射的制度。数值分析是在协议与实验，在GHz的频谱范围内进行。报告的方法，散射控制与超材料可以直接映射到光学和红外光谱范围内，采用麦克斯韦方程组的可扩展性。
2016-06-05 physics.optics
Enhanced wave localization in multifractal scattering media
在本文中，我们研究了多重分形阵列的电点偶极子产生的乘法随机场具有不同程度的多尺度相关的结构，散射和波的本地化特性。具体而言，使用严格的格林矩阵方法，我们调查的散射共振和波的本地化行为的系统与$N=10^{4}$偶极子和证明增强本地化行为在高度不均匀的多重分形结构相比，均匀的分形，或单分形。我们表现出独特的光谱特性，如在强多重散射制度和幂律统计的水平间距，这表明一个明确的本地化过渡增强非均匀多重分形的水平排斥的情况下。我们的研究结果揭示了多重分形结构相关性的电偶极子阵列的多重散射制度的重要性，并提供了一个有效的模型，设计多尺度纳米光子系统增强光-物质耦合和本地化现象超出了传统的分形系统是可能的。
2022-08-17 cond-mat.dis-nn physics.optics
Nanoscale resolved mapping of the dipole emission of hBN color centers with a scattering-type scanning near-field optical microscope
University of Münster（明斯特大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；CIC nanoGUNE BRTA（nanoGUNE研究中心）；University of Warsaw（华沙大学）
利用散射型近场光学显微镜研究hBN色心的纳米尺度偶极子取向，通过探针辅助PL过程实现高精度成像。
2025-01-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
