Plasmonic abilities of gold and silver spherical nanoantennas in terms of size dependent multipolar resonance frequencies and plasmon damping rates
球形等离子体纳米天线的吸收和发射光学性质的多极表面等离子体激元（SP）的尺寸依赖的谐振频率和阻尼率方面进行了描述。我们提供的等离子体激元的大小特性的金和银的球形粒子的大尺寸的延迟制度，其中等离子体激元辐射阻尼是显着的。我们强调的辐射阻尼的作用相比，能量耗散阻尼形成的等离子体粒子的接收和发射性能。两者的大小依赖性：多极SP谐振频率和相应的阻尼率可以是为给定应用定制等离子体纳米天线特性的方便工具。这样的特性使得能够控制等离子体纳米天线的操作频率，并且将操作范围从光谱宽改变为光谱窄，反之亦然。也可以在粒子接收（增强吸收）和发射（增强散射）能力之间切换。改变观察的偏振几何形状，可以有效地将偶极子和四极等离子体激元辐射与对散射光的所有非等离子体激元贡献分离。关键词：表面等离子体共振，等离子体阻尼率，多极等离子体
2011-04-04 physics.optics
Size dependence of multipolar plasmon resonance frequencies and damping rates in simple metal spherical nanoparticles
多极等离子体激元振荡频率和相应的阻尼率形成的最简单的自由电子金属纳米球进行了研究。控制等离子体特征的可能性，通过选择的大小和介电特性的球周围进行了讨论。所研究的金属的光学性质内描述的Drude-Sommerfeld模型的介电函数与有效参数acounting的贡献的传导电子和带间跃迁。没有近似是在粒子的大小方面，等离子体的大小特性进行了严格的描述。我们对钠纳米液滴[1]的实验结果与偶极和四极等离子体激元的振荡频率尺寸依赖性进行了比较。
2008-04-14 physics.optics
Optical Torque from Enhanced Scattering by Multipolar Plasmonic Resonance
本文从理论上研究了圆偏振平面波与不同旋转对称性的薄金属纳米颗粒之间的光学角动量转移。虽然吸收已被视为在纳米尺度上的扭矩产生的主要机制，我们数值演示了如何从散射的贡献可以通过使用多极等离子体共振增强。非圆形粒子中的多极模式可以转换散射场携带的角动量，从而产生散射主导的光学扭矩，而圆形对称粒子则不能。我们的结果表明，共振散射引起的光矩可以贡献80%的总的光矩在金粒子。这种分散主导的扭矩产生是极其模式特定的，并且值得与吸收主导的机制区分开来。我们的研究结果可能在纳米尺度上的光学操纵以及等离子体和超材料的新设计中有应用。
2014-05-01 physics.optics
Excitation of single multipolar modes with engineered cylindrically symmetric fields
我们提出了一种新的方法来解决多极共振和控制的球形散射场。这种方法是基于工程的多极含量的入射光束。我们提出了实验上可行的技术来产生光束只包含几个多极模式。该技术使用具有良好定义的角动量分量的入射光束，并使用消球差透镜进行适当聚焦。控制光束的多极内容允许激发单个Mie共振和对来自球形粒子的散射场的前所未有的控制。
2012-11-20 physics.optics
Toroidal eigenmodes in all-dielectric metamolecules
我们提出了一个彻底的调查的电磁谐振模式所支持的系统的极化杆放置在顶点的规范多边形。这项研究是进行严格的有限元特征值模拟。为了提供物理洞察力，模拟补充耦合模理论（LCAO在分子和固态物理学的模拟）和集总线模型捕捉耦合引起的电流在每个棒的重组。形成全介电循环元分子的杆系统被发现支持非常规的环形偶极模式，其由每个杆中的磁偶极模式组成。除了环形模式，光谱相邻的集体模式被确定。所有的共振频率与杆分离的演变进行检查。他们被发现振荡的单杆磁偶极共振，一个功能归因于泄漏性质的组成模式。重要的是，我们观察到，合奏的一个奇数棒产生更大的环形模式和它的邻居之间的频率分离比那些与偶数棒。这种增加的光谱隔离，以及环形模式所表现出的低品质因数，有利于通常沉默的环形偶极子与外界的耦合，使得所提出的结构成为控制环形激励的观测及其与通常存在的电偶极子的相互作用的主要候选者
2019-07-04 physics.app-ph physics.optics
Multipolar Origin and Active Control of High-Q Quasi-BIC Fano Resonances in Dielectric Metasurfaces for Sensing Applications
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）
本研究提出了一种全介质超材料，通过结构不对称性实现高Q准BIC费诺共振，用于高灵敏度折射率传感和主动光学开关。
2025-10-12 physics.optics
Tuning Dipolar and Multipolar Resonances of Chiral Silicon Nanostructures for Control of Near field Superchirality
本文提出通过调控手性硅纳米结构的偶极与多极共振来增强光学活性，仅改变结构高度即可在更宽波段控制近场超手性。
2023-10-19 physics.optics
Surface - lattice resonances in 2d arrays of spheres: multipolar interactions and a mode analysis
我们提出了一个多极模型的表面晶格共振（SLR）在二维阵列的球体，包括电偶极子，磁偶极子，和电四极矩的球体。我们确定的SLR的偶极和多极字符，显示在其描述的非共振多极的重要性，并讨论了SLR照明条件的敏感性。我们链接SLR的阵列所支持的模式的激励，我们提出了一个简化的模型的模式色散关系，解释的灵敏度的SLR和带隙的模式色散发现在低频率。最后，我们讨论了与直接耦合到一个模式，它可以发生在除了由SLR信号的衍射耦合相关的谐振功能。
2017-06-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dynamical control of light-matter interaction through coherent multipolar scattering in broken symmetry metasurfaces
Aligarh Muslim University（阿利加穆斯林大学）
该研究通过相位分辨多极分析，利用破对称硅介质超表面实现磁偶极子与磁四极子模式杂化，借助相干磁多极干涉增强铒离子自发辐射，为集成量子光子器件提供设计准则。
2026-08-03 physics.optics
Multipolar third-harmonic generation driven by optically-induced magnetic resonances
我们分析了高折射率介电纳米粒子的三次谐波产生，并讨论了米氏型光共振附近参数产生的电磁场的基本特征和多极性质。通过结合分析和数值方法，我们研究了磁偶极共振附近的简单纳米粒子几何形状，如球和盘的非线性散射。我们揭示了操纵和引导共振增强的非线性发射与亚波长全介质结构，可以是一个特别感兴趣的非线性光学天线的新设计和工程的磁光学非线性响应在纳米尺度的方法。
2016-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Intrinsic multipolar contents of nanoresonators for tailored scattering
我们介绍了一种理论和计算方法来设计共振物体，如纳米天线或元原子，表现出定制的多极响应。与依赖于在特定激励下对象的散射响应的多极分析的常见方法相比，我们提出设计\textit{intrinsic}（即，激励无关）多极内容和物体的自然共振（或准正规模式）的光谱特性。一个严格的数值方法多极分解的谐振在复杂的频率，随着一个分析模型传达一个直接的物理洞察到多极矩诱导的谐振器。我们的设计策略是通过设计一个亚波长光学谐振腔展示Janus谐振，提供侧依赖耦合到波导在整个线宽的谐振和宽的角度范围内的线性偏振入射平面波。该方法适用于所有类型的波，并可能打开新的视角亚波长尺度操纵的散射和发射。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Perfect Diffraction with Bianisotropic Metagratings
衍射光栅的一个高度期望的功能是其以接近完美的效率将入射光偏转到特定衍射级的能力。虽然这种不对称可以以各种方式实现，最近出现的一种方法是，通过使用闪烁（blazed）几何形状，使用由设计的多谐振周期性单元（超分子）组成的平面超聚集。在这里，我们证明了一个双各向异性的单位细胞支持四个共振干涉在远场可以被用来作为一个积木实现完美的偏转。耦合模式分析表明，这些模式提供了少量的正交电磁辐射图案，需要抑制透射/反射到所有，但一个衍射级。双各向异性所造成的镜像对称性破缺，使一个正常的入射波激发，通过近场耦合，两个否则“暗”的共振模式。我们设计和实验实现的双各向异性超分子亚波长在所有的三个维度，其光学性质是脱敏的制造缺陷，其几何简单。我们表明，光束紧紧地集中到metagratings只有几个单元格也可以不对称偏转，高效率，为紧凑的宽带光学器件铺平了道路。
2018-02-05 physics.optics
Multipolar second-harmonic generation by Mie-resonant dielectric nanoparticles
通过结合分析和数值方法，我们研究了由中心对称材料制成的单个高折射率介电纳米颗粒的共振增强二次谐波产生（SHG）。考虑到体和表面的非线性，我们描述了二次谐波非线性散射从硅纳米粒子光激发附近的磁和电偶极共振。我们讨论了不同非线性源的贡献，以及低阶光学Mie模对产生的远场特性的影响。我们表明，多极扩展的辐射场是占主导地位的偶极和四极模式（两个轴对称的电四极，电偶极子，和磁四极），这些模式的干扰，可以确保非线性散射的方向性。开发的多极分析可以解释的非线性散射的远场测量是有益的，它提供了前瞻性的见解CMOS兼容的非线性纳米天线的设计完全集成与硅基光子电路，以及新的非线性诊断方法。
2017-11-12 physics.optics
Magnetoplasmonics in nanocavities: Dark plasmons enhance magneto-optics beyond the intrinsic limit of magnetoplasmonic nanoantennas
增强磁光效应对于基于光的非互易传播的关键光子器件的尺寸减小以及实现有源纳米光子学至关重要。我们公开了一种迄今为止尚未探索的方法，利用暗等离子体产生前所未有的磁光活动放大。我们设计并制作了支持多极暗模的非同心磁等离子体圆盘/等离子体环谐振腔纳米腔。该设计的破缺几何对称性使得能够与自由空间光耦合，并且使环形纳米谐振器的暗模式与磁等离子体盘的偶极局部等离子体共振杂交。这种杂交产生多极共振，其相对于通过裸磁等离子体纳米天线中的局部等离子体可实现的最大增强将纳米腔的磁光响应放大约1个数量级。这种大的放大是由于纳米腔的独特的和增强的电动力学响应，产生由低辐射多极共振驱动的强烈的磁激活辐射磁光偶极子。所提出的概念是通用的，因此，我们的研究结果开辟了一条新的道路，可以振兴磁等离子体的研究和应用，主动纳米光子学和平面光学。
2019-03-20 physics.optics
Green formulation for studying electromagnetic scattering from graphene-coated wires of arbitrary section
我们提出了一个严格的电磁方法的基础上，格林第二恒等式研究的等离子体响应的石墨烯涂层的任意形状的电线。用单色电磁波垂直于其轴线照射导线，并且导线基底是均匀的和各向同性的。该领域表示无处不在的两个未知的源函数评价的石墨烯涂层，可以从一对耦合的非均匀积分方程的数值解。为了评估绿色配方的有效性，数值计算中获得的散射和吸收效率的特定情况下的圆形电线相比，从多极米氏理论。一个很好的协议，观察在这种特定的情况下，无论是金属和电介质基板。为了探索线截面的旋转对称性的破坏在散射和吸收响应的等离子体特征中引入的影响，将格林公式应用于椭圆截面的石墨烯涂覆的线的情况。正如可以预期的对称性参数，我们发现一个二维各向异性的角度光学响应的线，特别是明显的多极等离子体共振的频率分裂。低偏心率的椭圆形和圆形导线的散射和吸收效率谱中的增强的光谱位置之间的比较允许我们猜测每个等离子体共振的多极阶。我们提出了计算的近场分布的不同频率，明确揭示了多极秩序的等离子体共振。它们也证实了先前的猜测，并作为对格林公式有效性的进一步检验。
2017-01-26 physics.optics
Refraction enhancement in plasmonics by the coherent control of plasmon resonances
在没有增益材料的介质中，由平面偏振光场探测的等离子体纳米天线可以显示零吸收甚至放大，同时表现出最大的极化率。这是通过耦合到一个特别设计的超分子中的相邻纳米天线而发生的，该超分子由具有相移的正交光场泵浦。所介绍的方案是量子光学中已知的折射率（EIR）增强效应的经典对应物。与电磁感应透明（EIT）相反，其中介质在零磁化率和最小吸收点处呈现高色散，在EIR中，系统在零吸收或负吸收点处表现出大磁化率和低色散。EIR的等离子体类似物允许对等离子体纳米天线的极化率和吸收进行相干控制，为等离子体纳米结构的传输、衍射和偏振转换特性以及超表面上的表面等离子体极化激元的传播特性的全光切换和相干控制提供了一种新的方法。它还可能为零折射率到高折射率等离子体超材料中光波的无损或放大传播开辟道路
2019-04-01 physics.optics
Manipulating Fano coupling in an opto-thermoelectric field
本文提出一种全光拾取-放置方法，利用光热电泳场组装硅与BaTiO3纳米颗粒构成的全介质异质结构，实现了Fano共振的可重构调控，为按需控制Fano耦合提供了通用设计规则和全光平台。
2024-09-03 physics.optics
Tailored multipolar optical trapping with higher-order structured light
The Institute of Optics, University of Rochester（罗切斯特大学光学研究所）；Department of Physics, University of Rochester（罗切斯特大学物理系）；Center for Coherence and Quantum Optics, University of Rochester（罗切斯特大学相干与量子光学中心）
本研究结合矢量聚焦与广义洛伦兹-米氏理论，探索高阶柱对称光束对米氏硅纳米球的多极捕获，预测八极共振下稳定灰捕获，为亚波长粒子分选等应用奠定基础。
2026-09-29 physics.optics
Multipolar optical binding in focus
Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育研究所浦那分校）
利用广义多粒子米氏理论计算金纳米颗粒对的光学束缚力，揭示电多极模式（偶极、四极、八极）共振对束缚刚度和节点分布的影响，为可编程超流体和可重构微机械提供力学框架。
2026-06-17 cond-mat.soft physics.optics
Tuning Multipolar Mie Scattering of Particles on a Dielectric-Covered Mirror
本文提出将硅微球置于介质覆盖反射镜上，通过 Mie 共振与驻波、波导模式耦合来调控多极散射，并展示中红外单粒子分子指纹检测与光排斥力应用。
2023-11-11 physics.app-ph physics.optics
Dichroism of coupled multipolar plasmonic modes in twisted triskelion stacks
本研究通过实验和模拟，系统探究了扭曲堆叠金三叶草纳米结构中的多极等离激元模式，发现其圆二向色性可通过扭曲角调控，并在15度时达到最大，且揭示了模式演化及阵列中的杂化效应。
2025-01-24 physics.optics
Manipulating the Quasi-Normal Modes of Radially Symmetric Resonators
本文提出两种方法，通过介电常数全局偏移的特征值问题与准正规模微扰理论，同时控制径向对称谐振器的共振频率、线宽和多重极性质。
2023-08-11 physics.optics
Design of High-Q Passband Filters Implemented Through Multipolar All-Dielectric Metasurfaces
我们提出了一种新型的高Q通带滤波器的设计适当地结合不同的多极谐振维持的全介质metasurface。一个严格的分析模型，表面阻抗均匀化的基础上，并占的偶极和四极贡献的整体散射响应的影响，推导和验证通过数值模拟。然后，它是描述了如何有可能的工程偶极子和四极之间的相互作用，在一个超颖表面的核壳球形元件，以设计一个窄的传输带的双折射和宽带介质镜。所提出的滤波器具有高Q因子谐振，可以实现使用现实的材料在微波或光学频率。最后，我们讨论了如何建议的介质滤波器可以用来设计自滤波孔径天线表现出更高的带外选择性相比，通过金属谐振器实现。
2021-08-06 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Tailoring dielectric resonator geometries for directional scattering and Huygens' metasurfaces
在本文中，我们描述了一种方法来定制的超材料介质谐振器的设计，这是一个有前途的路径，在光频率的低损耗超材料。我们首先描述了一个程序来分解的多极场分量的亚波长谐振腔散射的远场，多极远场提供明确的表达式。我们应用这个公式来确认，一个孤立的高介电常数立方体谐振器具有频率分离的电和磁偶极共振，以及磁四极共振在接近电偶极共振。然后，我们引入多个介电间隙的谐振器的几何形状的微扰理论所建议的方式，并证明重叠的电和磁偶极子共振的能力，从而使定向散射满足第一Kerker条件。我们进一步证明了推动四极共振远离简并偶极共振，以实现本地行为的能力。通过多极展开证实了这些性质，并表明使用微扰理论建议的几何形状是实现超材料应用（如惠更斯超表面的波前操纵）的纯偶极共振的可行途径。我们的结果是完全可扩展的任何频段，其中高介电常数介电材料可用，包括微波，太赫兹和红外频率。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Damping rates of surface plasmons for particles of size from nano- to micrometers; reduction of the nonradiative decay
用经典电动力学的工具，发现了半径达$1000nm$的金和银纳米球的多极局部表面等离子体（SP）的阻尼率。阻尼率的显着增加，然后是值得注意的减少较大的颗粒发生随着大量的红移的等离子体共振频率作为粒径的函数。我们还将界面阻尼引入到我们的建模中，这大大修改了较小颗粒的等离子体激元阻尼率。我们证明了在一定的尺寸范围内的多极SP阻尼率意想不到的减少。这种效应可以解释为非辐射衰变通道的抑制，这是由于失去了与辐射通道的竞争。我们表明，实验偶极子阻尼率[H。Baida等人，Nano Lett. 9（10）（2009）3463和C. Sönnichsen等人，物理修订版信函88（2002）077402]，并且可以在我们的模型中以一致和直接的方式描述所得的共振品质因数，该模型扩展到实验上仍然不可用的颗粒尺寸。
2012-11-20 physics.optics
Dynamic control of anapole states with phase-change alloys
高折射率介电纳米粒子支持一系列不同的米氏共振，使一类新的光学天线具有前所未有的功能。多极反应的巨大财富和它们之间微妙的相互作用不仅刺激了实际的发展，而且也带来了新的见解，如最近观察到的非辐射anapole状态在光学制度的基础物理。然而，如何使这样一个丰富多彩的共振调色板主动调谐，甚至在不同的元素多极之间切换仍然是难以捉摸的。在这里，我们第一次从理论和实验上证明了结构化相变合金Ge $_2$ Sb $_2$ Te $_5$（GST）可以支持一组不同的多极Mie共振与主动可调谐性和可切换性。通过利用GST材料巨大的光学对比度（Δn > 2）和中间相，我们实现了在宽带范围（Δλ > 600 nm）内散射亮态（电偶极模式）和暗态（阿那普尔模式）之间的连续切换。动态控制的高阶anapole和由此产生的多模态开关效应也进行了系统的研究，这自然使结构的GST作为一个多光谱光开关与高消光对比度（> 6 dB）和多级控制能力。所有这些发现，我们的研究提供了一个全新的设计原则，实现主动纳米光子器件。
2018-07-29 physics.optics
Optical forces, helicity, angular momentum and how they are all intertwined
Centro de Física de Materiales (CFM), CSIC-UPV/EHU（材料物理中心，西班牙科学研究中心-巴斯克国立大学）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Basic Sciences Department, Mondragon Unibertsitatea（蒙德拉贡大学基础科学系）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基，巴斯克科学基金会）
本研究推导了LG光束对微米级颗粒的光学力和扭矩解析表达式，揭示了手性与轨道角动量对捕获动态的影响，并展示了切向扭矩的独特性质，为光学操控技术的发展提供了新思路。
2026-01-30 physics.optics
Functional meta-optics and nanophotonics govern by Mie resonances
亚波长物体对电磁波的散射伴随着电和磁Mie共振的激发，这可以基本上改变散射强度和辐射图案。散射场可以分解为电多极和磁多极，磁多极定义了支撑全介质谐振超光学新领域的结构材料的磁响应。在这里，我们回顾了最近的发展，在元光学和纳米光子学，并证明了米氏共振可以发挥至关重要的作用，提供新的方法，为增强附近的许多光学效应的磁和电多极共振，以及驱动各种干涉现象，管理最近发现的新效应在纳米光子学。我们进一步讨论了全介电超光学的前沿领域，包括非线性纳米光子学，anapole纳米激光器，量子层析成像和拓扑光子学。
2017-10-24 physics.optics
Broadband forward scattering of light by plasmonic balls: role of multipolar interferences
该研究提出由百余银纳米颗粒组成的等离激元球，通过多极干涉实现可见光全波段高效宽带前向散射，抑制后向散射，可作为自组装超表面的元原子。
2023-12-21 cond-mat.soft physics.optics
Multipolar Decomposition of Magnetic Circular Dichroism in Arbitrarily Shaped Magneto-Dielectric Scatterers
National Institute of Telecommunications - Inatel（国家电信研究所 - Inatel）；Umeå University（于默奥大学）；University of Sao Paulo（圣保罗大学）
本研究通过多极展开方法分析磁电散射体的磁圆二色性，揭示磁化电流的多极共振可能强于传统电介质电流。
2025-10-23 physics.app-ph physics.optics
Unveiling orbital optical chirality through multipolar chiral light-matter interaction
本研究证明光学手性可源于光的轨道角动量，通过金纳米二聚体和光学涡旋光束测量到由OAM驱动的四极矩手性响应，确立了超越偶极范式的轨道光学手性新形式。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multipolar theory of bianisotropic response
亚原子的双各向异性通常与它们的非局域响应以及入射场诱导的电、磁偶极矩之间的相互耦合有关。在这项工作中，我们推广的双各向异性超越偶极响应的情况下，任意高阶多极共振的理论。我们证明了双各向异性是完全由亚原子的反转对称性的情况下。双各向异性响应的强度通常随着元原子的大小而增加，但其起源完全与结构的对称性有关。作为一个重要的例子bianisotropic粒子，我们考虑一个三棱柱，并显示如何占高阶多极防止违反的Onsager-Casimir条件的动力学系数出现在偶极近似。发展的理论是一个重要的一步，更深入地了解纳米天线和元原子的散射特性。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fourier Plane Tomographic Spectroscopy Reveals Orientation-Dependent Multipolar Plasmon Modes in Micrometer-Scale Janus Particles
本文提出傅里叶平面断层光谱技术，对微米尺度Janus粒子进行四维散射表征，结合有限元模拟揭示其依赖金属帽取向的多极等离激元模式及光谱演化规律，为设计取向响应纳米天线和活性胶体系统提供新工具。
2025-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced second-harmonic generation with structured light in AlGaAs nanoparticles governed by magnetic response
我们采用结构光从亚波长AlGaAs纳米粒子，支持电和磁多极米氏共振的二次谐波产生。泵浦光束的矢量结构允许选择性地寻址米氏谐振模式并控制所产生的非线性场的强度。实验上观察到方位极化矢量光束在磁偶极共振附近二次谐波产生的增强，并将我们的观测结果与基频场和二次谐波场的Mie型多极子的数值分解相匹配
2018-11-21 physics.optics
High-Q dielectric Mie-resonant nanostructures (a mini-review)
支撑高性能光通信、超快计算和紧凑型生物传感的未来技术将依赖于基于纳米光子学的密集可重构光学电路。多年来，等离子体被认为是纳米光学的唯一可用平台，但最近出现的米氏共振超光子学的新领域，通过在高折射率介电纳米粒子和结构中使用共振，为纳米光学提供了更实用的替代方案。在这篇迷你评论中，我们强调了一些最新的趋势，在物理学的介电米氏共振纳米结构具有高品质因数（Q因子）的有效的空间和时间控制光，采用多极共振和束缚态的连续。我们讨论了这些概念在非线性光学、纳米激光器、亚波长波导和传感方面的一些应用。
2020-10-21 physics.optics
Multipole Engineering of Attractive-Repulsive and Bending Optical Forces
聚焦激光束允许控制物体的机械运动，并可以作为在空间中组装复杂的微米和纳米结构的工具。虽然在绝大多数情况下，小颗粒会受到吸引力梯度和排斥辐射压力，但将额外的自由度引入光机械操作表明接近新的能力。在这里，我们分析了在聚焦高斯光束作用于高折射率硅球的光学力，并揭示了新的制度的粒子反捕获。多极分析允许将光学力分离成拦截和反冲分量，其具有完全不同的物理性质，导致不同的机械作用。特别是，相互作用的拦截径向力和多极共振内的粒子可以导致捕获或反捕获的情况下，取决于整个系统的参数。同时，反冲力产生显著的方位分量以及与角度相关的径向力。这些贡献使得能够增强捕获或反捕获机制，并且还引入弯曲反应。这些效应与远场多极干涉有关，特别是与其非对称散射图有关。后一种方法是非常有用的，因为它允许通过观察远场图案来评估光机运动的性质。光学力的多极工程是一种非常普遍的方法，不一定与简单的球形形状有关，并且为微流体应用中的新可能性铺平了道路，包括非平凡体积几何形状的分选和微组装。
2021-02-18 physics.optics
Paradox of multiple plasmonic resonances at light scattering by a cylinder of infinitesimal radius
本文讨论了在单色电磁波作用下，介电常数为负1且消失半径为R的圆柱体的共振散射截面发散的佯谬。在麦克斯韦方程组的精确解的框架内，在指定条件下的发散是由除了一个多极共振之外的所有多极共振的重叠引起的。结果表明，该悖论是由过于直接的分析的表达式的截面，其中有一个奇异点。为了解决奇异性，首先必须将问题公式化，考虑入射波的最终线宽，然后执行正确的极限跃迁序列。这种方法的应用产生了在消失R处的消失截面。它破坏了采用这样的圆柱体作为超散射体的期望，但同时打开了一扇门，在远场和近场区域中与散射场在小但有限的R处的不寻常的尺寸依赖性相关的违反直觉的效应。
2019-02-01 physics.optics
Photonic Doping of Epsilon-Near-Zero Bragg Microcavities
本研究通过在超低损耗全介电ENZ平台中嵌入周期性介电米共振子，实现了光学频率下的光子掺杂，展示了超窄带米共振、增强磁光相互作用及多极选择性光谱等新应用。
2025-12-15 physics.optics
Generalized magnetic mirrors
我们提出了广义磁镜，可以通过激发唯一的电共振。传统的方法来获得磁镜在很大程度上依赖于激发的基本磁偶极子，而在这里，我们揭示，除了磁共振，电共振的高阶也可以用来获得高效的磁镜。基于电磁对偶性，还表明了电镜可以通过激发磁共振来实现。我们提供了一个简单的系统中提出的一维周期阵列的全介质线，这可能会带来新的光与共振多极激发和干涉光子学的许多先进领域的广义反射镜的直接演示。
2017-08-21 physics.app-ph physics.optics
VO2 Nanocrystals for Designer Phase-Change Metamaterials
亚波长纳米颗粒可以支持具有不同特征的电磁共振，这取决于它们的尺寸、形状和性质。例如，电和磁Mie共振发生在介电粒子中，而等离子体共振出现在金属中。在这里，我们实验证明，多极共振托管VO 2纳米晶体可以动态调谐和切换由于绝缘体到金属的过渡VO 2。使用米氏理论和麦克斯韦-加内特有效介质理论，我们检索的复折射率的有效介质组成的一个板的VO 2纳米球嵌入在SiO2和显示，这样得到的超材料呈现出独特的光学可调谐性相比，未图案化的VO 2。我们进一步表明，这提供了一个新的自由度，设计低损耗的相变超材料与设计师的光学可调谐性和主动控制的光散射。
2019-11-28 physics.app-ph physics.optics
Asymmetric split-ring plasmonic nanostructures for optical sensing of Escherichia coli
本文提出一种 Fano 共振超分子 FERS 传感平台，利用非对称开口环等离激元纳米结构增强大肠杆菌拉曼信号，并揭示其随细菌生长阶段的变化。
2023-08-16 physics.app-ph physics.optics
Resonance frequency and radiative Q-factor of plasmonic and dielectric modes of small objects
真空中远小于入射波长的非磁性物体的电磁散射共振，当其介电常数为负值时，可用麦克斯韦方程组的电准静态近似描述;当其介电常数为正值且足够高时，可用磁准静态近似描述。然而，这两个近似值不能正确地解释当物体的尺寸变得与工作波长相当时共振的频移和辐射展宽。本文导出了任意形状物体的电准静态和磁准静态共振的辐射修正，它只依赖于准静态电流模。然后，介绍了小物体的等离子体激元和介电模式的频移和辐射Q因子的封闭形式表达式，其中对物体的材料和尺寸的依赖性进行了因式分解。特别是，它示出的辐射Q因子明确地依赖于准静态模式的多极分量。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Metamaterial-induced-transparency engineering through quasi-bound states in the continuum by using dielectric cross-shaped trimers
本研究提出一种基于硅基破缺反演对称十字形三聚体超表面的新方法，利用qBIC实现类电磁诱导透明的窄带反射透明窗口，分析了多极子贡献机制，为偏振相关传感等技术提供新途径。
2024-04-18 physics.optics
Planar narrow-band-pass filter based on Si resonant metasurface
光学谐振介电超颖表面提供了独特的能力，可以基于不同的电磁Mie多极共振的激发和干涉来完全控制光的波前、偏振、强度或光谱内容。近年来，随着纳米材料和纳米技术的广泛应用，高质量的功能光学超颖表面的研究领域出现了一股热潮，这种超颖表面可以替代甚至超越传统的超薄光学元件。超颖表面技术取代传统的光学滤波元件具有集成成本低、结构超薄紧凑、易于多功能组合和对材料限制少等显著优点。在这里，我们提出并实验证明了一个平面窄带通滤波器的基础上组成的硅纳米谐振器阵列的光学介质元表面。通过将相邻的电偶极共振和磁偶极共振相结合，实现了宽带透射谱谷（约200 nm）。同时，我们通过激发高质量的漏模来获得窄带透射峰，该漏模是由超颖表面中的集体纵向磁偶极共振产生的连续谱中的束缚态部分断裂而形成的。我们提出的基于超颖表面的滤波器对于小角度（10度以内）的斜光入射表现出稳定的性能。我们的工作暗示了纳米光子器件在显示、光谱等方面的潜在应用。
2021-01-05 physics.optics
Photonic Bound-States-in-the-Continuum Observed with an Electron Nanoprobe
连续介质中的束缚态（BIC）是一个波动力学概念，它产生的共振具有消失的光谱线宽。它在光学中有许多实际应用，如窄带滤波器、无反射镜激光和非线性谐波产生。由于真正的BIC光学模式是非辐射的并且局限于纳米结构的近场，因此它们不能使用传播光来激发。因此，他们的直接实验观察一直难以捉摸。而不是使用光，我们演示了探测BIC模式的硅纳米天线阵列使用聚焦电子束在透射电子显微镜。通过结合阴极发光（CL）和单色电子能量损失谱（EELS）与控制纳米纤维，我们提供了直接的实验证据的“真正的”BIC模式，并证明了BIC模式在可见光谱在720 nm。以比先前的远场测量高两个数量级以上的空间精度观察和量化这些引导共振的能力允许探测纳米天线阵列中的各个元件。高分辨率的实验结果得到了数值模拟和多极分解分析的支持，使我们能够证明准BIC共振的相干相互作用长度需要至少6个相邻的天线元件，实现比未图案化的硅高60倍以上的发射率。
2021-05-10 physics.optics
Optimal double resonant condition in metallic core-shell nanocavity for third harmonic generation
随着非线性光学的迅速发展，光学三次谐波的增强成为物理、化学、生物、材料科学、信息科学等领域的热门研究领域。本文从理论上分析了金属核壳纳米结构中的双共振现象，以优化三次谐波的产生效率。由于核壳结构的纳米微球可以有效地激发出从可见光到近红外的多种腔模，两种不同的多极腔模匹配可以形成多种双共振条件。数值模拟表明，当三次谐波信号与高次腔模耦合良好时，远场三次谐波强度可以得到显著增强。更重要的是，三倍频效率是最佳的双谐振条件下耦合两个模式具有相同的顺序的腔。在这种情况下，THG强度相差3个量级。随后的理论分析表明，改变金属外壳的三阶非线性极化率，而保持核心的固定，对三倍频效率几乎没有影响。这一发现对优化球腔结构的三次谐波有重要的指导意义。
2017-11-26 physics.optics
Scattering of infrared light by dielectric core-shell particles
以CaO为核的蓝宝石球为例，研究了介电核壳结构小粒子对红外线的散射。这样的粒子的消光效率示出了两个强烈的一系列的共振附加，分别同相和异相多极极化诱导的表面电荷的建立，分别在核-壳和壳-真空界面。这两个系列，前者的字符可以标记成键和后者的字符反键，引起异常散射。对于给定的粒子半径和填充因子，坡印廷矢量场因此在两个波数附近示出了这种类型的光散射的复杂拓扑。在粒子内部，拓扑结构取决于共振的性质。粒子内部能量的耗散也反映了核壳结构。它取决于共振，并显示出强烈的空间变化。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hybridization and Dehybridization of Plasmonic Modes
金属纳米结构的等离子体共振（模式）可以被定义为偶极、四极或高阶模式，这取决于由入射场诱导的表面电荷分布。在非对称环境或集群中，模式可以杂交并表现出不同的行为和属性。在这项工作中，我们研究了实验和数值模拟衬底诱导的银纳米柱的等离子体激元模式的杂交。等离子体纳米粒子在折射率传感和增强光谱等方面的应用往往依赖于其持续模式的光谱位置和特定的空间近场分布。然而，我们表明，这种等离子体纳米粒子在传感系统中的实施可能会导致模式性质的变化，其杂交或去杂交。这些变化在远场光谱中并不明显，然后可能导致传感器行为的意外修改。我们表明，基板上的等离子体纳米粒子的偶极和四极模式之间的杂交结果从四极模式激发由于反射和入射光的叠加，然后，取决于基板的反射。杂化模式的存在强烈地依赖于纳米颗粒的周围环境，并且在纳米聚合物层沉积在纳米颗粒顶部之后，杂化模式消失并且被非耦合多极共振所取代。
2021-12-12 physics.optics
Wavelength-scale Optical Parametric Oscillators
尽管近年来非线性光学在波长尺度谐振腔中的研究取得了很大进展，但在这种谐振腔中参量振荡的可能性仍然存在一些问题。提出了一种预测多模亚波长和波长尺度光学参量振荡器（OPO）的行为和估计振荡阈值的一般方法。作为一个例子，我们提出了一个基于米氏型多极谐振的OPO，我们证明，由于低Q值的波长尺度谐振器中的多极模式的性质，这些模式之间存在非线性相互作用。因此，与单模情况相比，OPO阈值可以降低一个因子，该因子显著大于相互作用模式的数量。多模相互作用还可以导致通过参数增益以及振荡阈值的突然变化而显现的相变，这可以用于增强感测。我们建立了一个明确的二次谐波产生效率和OPO阈值之间的联系。这使我们能够估计OPO阈值的基础上测量或模拟的二次谐波产生不同类别的谐振器，如在连续和反向设计的谐振器中的束缚态。我们分析和建模微型OPO的方法可以为经典和量子非线性光子学提供前所未有的机会。
2021-02-19 physics.app-ph physics.optics
Optomechanical Kerker effect
可调谐定向散射对于天线的操作、光的路由以及拓扑保护光学状态的设计是至关重要的。对于散射在纳米颗粒上的可见光，方向性可以由Kerker效应提供，利用电和磁偶极子发射图案的干涉。然而，亚100纳米小粒子中的磁光共振相对较弱。在这里，我们预测的非弹性散射与意想不到的强大的可调方向性高达5.25驱动的小粒子的颤抖，没有任何磁共振。所提出的光机Kerker效应源于振动诱导的多极转换。我们还提出了一种光机自旋霍尔效应，即非弹性极化相关的定向散射。我们的研究结果揭示了光与机械运动之间相互作用的内在多极性质。它们适用于从冷原子到二维材料再到超导量子比特的各种系统，并且可以指导手性光机械耦合工程。
2018-07-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Experimental Observation of Bohr's Nonlinear Fluidic Surface Oscillation
玻尔在其职业生涯的早期发展了流体表面振荡的非线性理论，以研究液体的表面张力。他的理论包括多极表面振荡模式之间的非线性相互作用，超越了瑞利和兰姆的线性理论。它预测了一个特定的归一化幅度的$0.41\dot{6}η^2$八极组件，非线性诱导的四极一个幅度的$η$远小于单位。没有实验证实这一预测已报告。尽管如此，多极组件的准确测定是重要的，如在光纤纺丝，薄膜吹制和最近在光流体微腔的射线和波的混沌研究和光子学应用。在这里，我们报告实验验证他的理论。利用光学前向衍射技术，测量了从变形微孔中喷出的表面振荡液柱在极限位置处的横截面边界轮廓。我们在各种实验条件下得到了一致的$0.42\pm0.08$系数。我们还测量了由液体射流的横截面段形成的二维空腔的共振模式谱。所观察到的光谱与假定系数为$0.415\pm0.010$的波动计算吻合得很好。我们的测量建立了玻尔流体力学理论的第一个实验观察。
2015-04-20 nlin.CD physics.flu-dyn physics.optics
Nonlinear generation of quantum-entangled photons from high-Q states in dielectric nanoparticles
我们发展了亚波长介质粒子自发参量下转换非线性产生纠缠光子的多极理论。我们表明，光激发与高品质的超腔模式的砷化铝镓（AlGaAs）纳米盘共振导致强烈增强的纠缠光子对产生与电和磁偶极子模式。我们严格的数值计算结果证实了一个分析模型，普遍描述形成的高$Q$共振态和暗态由于父多极子，即磁偶极子和磁八极子的干扰和相互作用。我们的发现和描述可以指导量子和非线性纳米光子学的应用。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Revealing time characteristics of optical excitations in dielectric and plasmonic structures through cathodoluminescence interferometry
NWO-Institute AMOLF（荷兰皇家艺术与科学学院AMOLF研究所）；Kobe University（神户大学）；Universitat Rovira i Virgili（罗维拉-伊-维尔吉利大学）；ICREA-Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚研究与高等研究院）；ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（巴塞罗那科技研究所光子科学研究所）
本研究开发CL干涉术，通过傅里叶变换分析CL干涉图获取光学共振时间特性，经多种纳米结构实验验证，实现纳米级测量的飞秒级分辨率光谱、空间与相位信息获取。
2026-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Near-field optical mode engineering-enabled freeform nonlocal metasurfaces
本文提出一种逆向设计框架，通过优化近场分布调控米氏模式，实现自由形态非局域超表面的多功能模式工程，并实验验证了多波长和手性超表面，适用于高品质因数平台。
2025-06-18 physics.app-ph physics.optics
