Multipole analysis of substrate-supported dielectric nanoresonator arrays with T-matrix method
Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）
开发了基于T矩阵的通用框架，将耦合多极模型推广到任意高阶多极和基底支撑阵列，分析了基底对无序阵列光学响应的影响，并应用于折射率传感。
2026-06-03 physics.optics
Plasmonic resonances in the chain of spheroidal metallic nanoparticles on the dielectric substrate
本文在局域场近似下研究介电基底上长椭球金属颗粒链的等离激元共振，推导横向链极化率与共振频率，分析谱移及材料和介电环境影响，并确立理论适用范围。
2024-12-30 physics.optics
Efficient multiband absorber based on 1D periodic metal-dielectric photonic crystals with a reflective substrate
提出了一种高效的多波段吸收体，它包括一个截断的一维周期性金属-介质光子晶体和一个反射衬底。反射基板实际上是光学厚金属膜。与形状复杂的吸收体相比，这种平面结构的吸收体更容易制作。对于4单元电池器件，所有四个吸收峰都可以以高于95%的效率进行优化。此外，这些吸收峰对偏振和入射角都不敏感。讨论了介质的几何参数和折射率对器件性能的影响。此外，由于截断光子晶体晶格具有选择共振模式的功能，每个光子带内的吸收峰的数目正好对应于晶胞的数目。研究还表明，当金属基片上放置更多的金属-电介质单元时，总吸收效率逐渐增加。我们的工作有望在太阳能收集和热辐射剪裁领域有一些潜在的应用。
2013-10-15 physics.optics
Dipole resonances of non-absorbing dielectric nanospheres in the optical range: approximate explicit conditions for high- and moderate-refractive-index materials
在这项工作中，我们讨论的方式，其中产生的电和磁偶极共振的光散射光谱的非吸收介电纳米球可以准确地近似通过简单的明确的表达式，取决于球的半径，入射波长和相对折射率。我们发现这样的表达式不仅适用于高，而且适用于中等折射率值，从而补充了以前的研究报告的结果。
2021-11-04 physics.optics
The Theory of SERS on Dielectrics and Semiconductors
结果表明，介质和半导体基底上的表面增强拉曼散射是由于表面粗糙度半径很小或曲率很大的顶部区域的电场增强所致。增强依赖于衬底的介电常数，并且对于较大的介电常数更强。结果表明，在相同的介电常数模量下，半导体材料的增强作用比金属材料的增强作用弱。得到的结果证实了各种半导体和电介质基板上获得的增强系数的实验数据。
2017-02-17 physics.chem-ph physics.optics
Extending the Propagation Distance of a Silver Nanowire Plasmonic Waveguide with a Dielectric Multilayer Substrate
化学合成的银纳米线被证明是一种有效的等离子体波导结构，但其高的传输损耗限制了其广泛的应用。在这里，我们证明了沿银NW的等离子体激元的传播距离可以延长，如果银NW放置在含有光子带隙的电介质多层基板上，但不放置在常用的玻璃基板上。在630 nm波长下，即使银纳米线直径为90 nm，其传输距离也可达到16 μ m。实验和模拟结果进一步表明，这种传播的等离子体激元模式的偏振方向几乎平行于介质多层膜的表面，因此它是由沿同一介质多层膜上直径仅为170 nm的聚合物纳米线传播的横向电偏振布洛赫表面波激发的。数值模拟结果与实验结果吻合较好。我们的工作为扩展等离子体波导的传输距离以及光子和等离子体波导在纳米尺度上的集成提供了一个平台。
2017-11-01 physics.optics
Nonlocal response of Mie-resonant dielectric particles
米氏共振高折射率介质粒子是现代全介质光子学的核心。在许多情况下，它们对外部场的响应被偶极子模型很好地捕获，该模型忽略了高阶多极子的激发。在这种情况下，通常假设由外场引起的偶极矩由粒子极化率张量和粒子中心的场的乘积给出。在这里，我们证明了非球形亚波长电介质颗粒的偶极子响应是显着更复杂，因为偶极矩不仅由在粒子中心的场，但也由场的二阶空间导数定义。正如我们证明的那样，这种非局部响应在散射截面中的阿那极点最小值附近特别明显。我们研究了高折射率介质盘在微波域和硅纳米盘在近红外应用群论分析和检索的非局部修正的偶极矩的激发。扩展离散偶极子模型，包括偶极子响应的非局部性，我们证明了改进的协议与全波数值模拟。这些结果提供了重要的见解米氏共振非球形粒子的元光学以及基于它们的元材料和元器件。
2020-07-15 physics.optics
Monolithic Polarizing Circular Dielectric Gratings on Bulk Substrates for Improved Photon Collection from InAs Quantum Dots
本研究在体衬底上开发出带两层DBR结构的单片式偏振圆形介质光栅，在不降低收集效率的前提下实现强偏振量子点发光，大幅提升InAs量子点光子收集效率，可用于量子点与需体衬底的量子系统的集成。
2023-10-06 physics.optics
Excitation of a homogeneous dielectric sphere by a point electric dipole
电小介质天线对于现代技术具有极大的兴趣，因为它们可以显著减小用于处理和传输信息的电子设备的物理尺寸。我们研究了高折射率电介质球天线的谐振条件对其方向性的影响，并分析了这些谐振对介质球有效激发模式的依赖性。
2021-10-26 physics.app-ph physics.optics
Static SERS with near-minus-one-epsilon substrate
Institute for Theoretical and Applied Electromagnetics（理论与应用电磁学研究所）；Dukhov Research Institute of Automatics (VNIIA)（杜霍夫自动技术研究研究所（VNIIA））；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
本文提出了一种基于近负一介电常数基底的SERS增强机制，通过纳米粒子与分子间的偶极子辐射增强Raman信号，实现SERS强度提升10000倍。
2026-05-08 physics.optics
Unidirectional emission in an all-dielectric nanoantenna
全介质纳米天线由于其在光谱中的低损耗性质而成为用于工程光发射的等离子体光学天线的有前途的替代方案。尽管如此，使用亚波长全介质纳米天线操纵定向光发射仍然具有挑战性。在这里，我们提出并数值证明，一个中空的硅纳米盘可以作为一个多功能的天线，用于指导和增强从电或磁偶极子发射器的发射。当主要耦合到纳米天线的电和磁偶极子模式时，可以通过两个模式的干涉来实现宽带近单向发射，这可以通过几何参数以简单的方式进行光谱调谐。更重要的是，通过控制天线的感应磁偶极模式和电偶极模式之间的相位差，磁偶极发射器和电偶极发射器的发射方向被示出为彼此相反。同时，这两种偶极发射体的Purcell因子都可以提高一个数量级以上，并且在可见光谱范围内都可以保持较高的量子效率。我们进一步表明，这些单向发射现象可以承受小的无序效应的面内偶极子的方向和位置。我们的研究提供了一个简单而通用的平台，可以塑造磁和电偶极子发射器的发射。
2018-10-15 physics.optics
Substrate-induced maximum optical chirality of planar dielectric structures
本研究针对平面介质结构增强光学手性需打破面外镜面对称的难题，发现低折射率衬底可在非手性超构结构中诱导最大光学手性，通过谐振态展开微扰分析揭示其机制，并经光子晶体膜光透射实验验证。
2024-08-20 physics.optics
Substrate-engineered tunable bound states in the continuum and directional radiation in dielectric metasurfaces
Neijiang Normal University（内江师范学院）；Neijiang Optoelectronic Devices Engineering Research Center（内江光电器件工程研究中心）；Shenzhen University（深圳大学）；Great Bay University（大湾区大学）；Chongqing University（重庆大学）
研究通过基底工程化实现可调连续束态，揭示了超材料中基底对光-物质相互作用的调控机制，提出了一种基于多层亚波长柱体的超材料结构，实现高Q值连续束态和定向辐射。
2026-05-10 physics.optics
Metagratings on Low-Cost Substrates for Efficient Anomalous Reflection: Addressing Dielectric Loss
本文提出了一种在低成本基板上设计高效元格栅的方法，通过考虑介电损耗优化光束操控效率，并通过实验验证了其有效性。
2026-01-16 physics.app-ph physics.optics
Controlling metamaterial resonances via dielectric and aspect ratio effects
研究了通过控制开口环谐振器（SRR）的纵横比和衬底厚度来提高其基波电感电容（LC）谐振的灵敏度和动态调谐范围的方法。我们得出结论，这两个因素可以显着影响LC谐振。我们表明，由薄衬底上的低高度SRR组成的超薄膜对其介电环境的变化最敏感，因此在传感应用中表现出出色的潜力。
2010-11-16 physics.optics
Third harmonic generation from graphene lying on different substrates: Optical-phonon resonances and interference effects
石墨烯是一种非线性材料，可用作饱和吸收体、混频器和倍频器。我们研究了三次谐波产生从石墨烯躺在不同的基板上，包括一个电介质（dispersionless或极性），金属化或非金属化的背面。我们表明，从石墨烯发出的第三谐波强度躺在基板上，可以增加数量级相比，孤立的石墨烯，由于在极性电介质中的LO-声子共振或由于在背面上金属化的基板中的干涉效应。在某些频率间隔中，极性电介质衬底的存在补偿石墨烯的三阶电导率的$ω$频率依赖性的强烈降低，使得响应几乎与频率无关。
2016-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic dipole ordering in resonant dielectric metasurfaces
光学频率的人工磁性可以在由亚波长元素（也称为“元原子”）的周期性阵列组成的超材料中实现。光感生磁矩可以布置成自然地与铁磁（FM）序相关联的非交错结构或对应地链接到反铁磁（AFM）序的交错结构。在这里，我们证明，这种磁偶极子的元原子的晶格顺序可以出现在低对称性米氏共振超颖表面，其中每个不对称的介电（非磁性）元原子支持本地化的陷阱模式。我们发现，这些全介电共振超颖表面不仅具有很强的光磁响应，但他们也表现出显着的偏振旋转的传播电磁波在FM和AFM共振。我们通过直接测量全电介质超颖表面中激发的不同模式的光谱特性，并在微波频率下绘制电磁场的近场图案，证实了这些发现。
2020-03-19 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Symmetry analysis of trimer-based all-dielectric metasurfaces with toroidal dipole modes
在此，我们讨论了由三聚体或双-三聚体团簇组成的全电介质超颖表面中，受保护的环形偶极模的激发条件。由于在具有高品质因数的谐振系统中空间受限的光，这种超颖表面允许增强的光-物质相互作用。为了描述团簇中存在的环形模的特性，我们使用了磁偶极矩近似、群论方法、群表示理论、自适应线性组合方法和电路理论。为了验证所得到的理论结果，我们完成了全波数值模拟和微波实验。特别是，我们已经表明，环形偶极模式出现作为一个准暗态的三聚体。它可以在超颖表面中被线性偏振波的场激发，只要三聚体的对称性被适当地降低。在超颖表面中，环形偶极模式的性质主要由单个三聚体的参数确定，而不是阵列的周期性的结果。双-三聚体中的环形偶极模的耦合可以以成键和反键的方式出现，从而导致不同阶的净环形偶极矩。由于这些模式的独特的场配置，所提出的超颖表面可以被认为是一个有效的光-物质相互作用的平台，用于增强吸收，非线性开关和传感。
2020-09-27 physics.app-ph physics.optics
Magnetic dipole radiation tailored by substrates: numerical investigation
本文通过数值模拟研究玻璃、理想电导体、金和双曲超材料衬底对高折射率介电纳米粒子磁共振及散射的调控作用。
2014-02-17 physics.optics
Polarization-dependent effects in vibrational absorption spectra of 2D finite-size adsorbate islands on dielectric substrates
本文结合量子化学与 Maxwell 散射模拟，研究介电基底上有限尺寸 CO/CO₂ 二维吸附岛的偏振依赖吸收峰偏移，并验证多尺度模型的预测能力。
2024-03-01 physics.optics
Lateral Optical Forces on Linearly-Polarized Emitters near a Reciprocal Substrate
我们从理论上研究出现的横向（反冲）力作用于通用偶极型发射器在附近的一个互惠的双折射不变的基板。令人惊讶的是，我们发现，对于线性极化的电偶极子，横向力总是消失，与各向异性无关（例如，倾斜的光轴）或衬底的手性。我们确定了一个新的机会，有一个反冲力依赖于两个线性极化和共线的电和磁偶极子的叠加。反直观地，它示出，当这样的发射器站在单轴电介质半空间与倾斜的光轴，它可能会遇到一个反冲力取向沿垂直于由界面法线和基板光轴所定义的平面的方向。
2019-01-30 physics.optics
Group velocity modulation and wavelength tuning of phonon-polaritons by engineering dielectric-metallic substrates
在类比观察到的单等离子体激元极化激元，我们表明，亚衍射双曲声子极化激元（HP 2）模式限制在六方氮化硼（hBN）纳米晶体的特点波粒二象性。首先，我们使用同步辐射红外纳米光谱演示调制的HP 2的频率-动量色散关系和群速度通过改变异质结构hBN/SiO2/Au中的SiO2层的厚度。这些调制，然后，被利用的hBN晶体躺在SiO2楔，与这样的介电介质的厚度的梯度，内置到金基板。模拟结果表明，声子极化激元脉冲随着楔形厚度的增加而加速。这是一个无参数的半经典方法解释考虑脉冲作为自由量子粒子。在这幅图中，使用实验输入确定的估计平均加速度值约为1.45 × 10^18 m.s^（-2）。这一估计值与直接从理论上得到的2.0 × 10^18 m.s^（-2）的值非常吻合。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tuning toroidal dipole resonances in dielectric metamolecules by an additional electric dipolar response
随着人工磁学和超材料的兴起，超环面晶体以其独特的性质引起了人们的广泛关注。在这里，我们提出了一种由具有两个环形偶极共振的纳米圆柱体组成的全介电五聚体超分子，由于中心圆柱体提供的额外电偶极模式，其频率、EM分布和Q因子可以有效地调谐。为了进一步揭示环向响应的耦合效应和形成机理，采用了多次散射理论。结果表明，第一种环形偶极模主要由集体电偶极共振引起，其调谐范围为2.21 ~ 3.55 $μ$ m，而第二种环形偶极模主要由电偶极和磁偶极的交叉耦合引起，其调谐范围为1.53 ~ 1.84 $μ$ m.所提出的低损耗超分子和模式耦合分析可能为先进光学器件中环形响应的主动设计铺平道路。
2018-11-02 physics.app-ph physics.optics
Dielectric tuning and coupling of whispering gallery modes using an anisotropic prism
光学回音壁模式（WGM）谐振器是一种功能强大且用途广泛的工具，广泛应用于许多科学分支。然而，在包括频率转换、光通信和有效的光-物质耦合的许多应用中，期望对各个谐振的中心频率和线宽进行精细调谐。为此，我们提出了一个详细的理论分析，介电调谐的轴对称谐振器支持的WGM。利用Bethe-Schwinger方程，采用角谱场表示，研究了平面介质基片靠近高$Q$ WGM谐振腔时的谐振位移和模式展宽。特别关注使用具有任意对准的光轴的单轴衬底。竞争的红色和蓝色的共振位移（$\sim 30$ MHz），分别来自产生的近场材料的极化和从辐射连续的反作用，被发现。异常的共振位移，因此可以观察到依赖于衬底材料，而模式展宽的数量级$\sim 50$ MHz也可以简单地实现。此外，当谐振腔和衬底具有相同的组成并且它们的光轴被正确地选择时，可以实现消光比为$> 10^4$的偏振选择耦合。讨论了双折射和出射耦合光束的性质。
2016-07-18 physics.optics
Generalized coupled dipole method for thermal far-field radiation
我们介绍了一个多体理论的热远场发射的偶极电介质和金属纳米粒子在衬底附近的波动电动力学的框架内。我们的理论模型包括定义每个纳米颗粒的温度，衬底温度和背景热辐射的温度，分别的可能性。为了证明我们的方法的多功能性，我们应用它在一个示例性的方式，通过讨论平面SiC和Ag衬底上的SiC和Ag纳米颗粒的四个粒子组件的热辐射。此外，我们使用离散偶极子近似来确定在自由空间和接近衬底的球形纳米粒子的热发射。最后，作为另一个例子，计算的热远场辐射的一个尖锐的硅尖接近SiC衬底使用离散偶极子近似，包括近场散射的尖端以及尖端的热发射和贡献的衬底，这是部分地被尖端阻挡。
2022-05-20 cond-mat.mes-hall 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
Reflection compensation mediated by electric and magnetic resonances of all-dielectric metasurfaces
全介电纳米结构最近已经成为等离子体器件的一个有前途的替代品，因为它们还具有明显的电和磁共振，并允许有效的光操纵。在这项工作中，我们研究了由硅纳米颗粒阵列（超颖表面）和高折射率衬底组成的复合结构的光学特性，旨在澄清衬底对纳米颗粒反射特性的作用。我们开发了一个简单的半解析模型，该模型描述了纳米颗粒阵列和裸衬底对全反射的单独贡献的干扰。应用这个模型，我们表明，匹配的大小和设置的π相位差的电和磁的纳米粒子中诱导的偶极矩，可以获得从基板上涂覆超颖表面的反射抑制。我们进行了数值模拟的球形和磁盘纳米粒子阵列不同的基板的结晶性。我们发现完全符合半解析结果，这意味着，尽管诱导双各向异性的影响，解耦元件模型充分描述了纳米结构的反射特性。该模型解释了反射光谱的特征，如一些倾角和它们的光谱位置，并显示了为什么它可能不符合形成系统的单个纳米颗粒的米氏共振的光谱位置。我们还解决实际方面的抗反射器件工程：我们表明，非耦合元件模型是适用于硅衬底上的结构，包括光刻定义的纳米柱。从硅衬底上的纳米颗粒阵列的反射抑制可以实现在宽光谱范围内与无序的纳米颗粒阵列和宽范围的入射角。
2017-03-14 physics.optics
A Microwave Anapole Source Based on Electric Dipole Interactions Over a Low-Index Dielectric
本研究提出一种基于低折射率介电圆盘与分裂环谐振器相互作用的微波阿纳波尔源，通过电偶极相消干涉实现非辐射，并验证其紧凑性与多功能应用潜力。
2023-08-29 physics.app-ph physics.optics
Experimental observation of Berreman modes in uniaxial anisotropic nanoporous alumina film on aluminium substrate
在这篇文章中，我们证明了实验和验证数值的激发Berreman模式中传播的单轴各向异性纳米多孔氧化铝生长在铝基板上的介电膜。它是一种空气-电介质-金属非对称极化激元系统，其有效介电常数的实部具有接近零的值。这些模式在低于近零波长区域的λ的波长处被激发。对于中红外p-偏振光观察到最小反射，而对于s-偏振光观察到最大反射。数值模拟了p-和s-偏振光的实验结果，证实了系统中Berreman模的激发。在激发波长处，场被限制在空气-电介质界面附近的电介质区域中。报道的系统是简单的，可以很容易地在大规模上制造，并在各种中红外应用，如热管理系统，传感器，被动辐射冷却设备，非线性应用和太赫兹频率产生是有帮助的。
2022-01-27 physics.app-ph physics.optics
Strong Superradiance of Coherently Coupled Magnetic Dipole Emitters Mediated by Whispering Gallery Modes of a Subwavelength All-Dielectric Cavity
磁偶极子（MD）发射体与普通光子谐振腔的相互作用通常很弱，这部分是由于谐振腔的近场磁场增强较弱。在这里，我们表明，耳语画廊模式（WGM）的亚波长介质腔不仅可以大大提高MD发射器的发射速率，但也带来了有效的耦合之间的相干MD发射器。在WGM腔中，单个发射极的最大发射率（γmax）发生在场型的波腹处。MD发射器的发射也可以受到另一个相干发射器的极大影响，这取决于WGM的磁场响应。最大贡献也可以达到γmax。值得注意的是，由于WGM的高质量特征，相干MD发射器的合作发射率在所考虑的范围内不随距离衰减。与发射相反，发射体的吸收几乎不受WGM介导的发射体之间的相干耦合的影响。发光和吸收性能的差异与WGM的激发行为密切相关。我们的研究结果是重要的增强磁光物质的相互作用。
2022-11-24 physics.optics
All-Dielectric Rod-Type Metamaterials at Optical Frequencies
从理论上研究了光在全介质棒型超材料中的传播。在长波长极限下，导出了杆的电、磁偶极矩。本文通过计算正方形杆格的等效介电常数和等效磁导率，得到了相应的偶极子阵列。偶极共振的光学性质的棒阵列的作用进行了解释。这种结构被发现表现出真正的左手行为，证实了以前的实验[L。Peng \textit{et al.}，物理学评论快报。\textbf{98}，157403（2007）]。比例分析表明，这种效应在光学频率下保持不变，并且可以通过使用例如由硅制成的棒来获得。
2009-02-05 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
Substrate influence on the plasmonic response of clusters of spherical nanoparticles
纳米粒子的等离子体激元响应在科学和工程的许多子领域中被利用来增强与纳米级和亚纳米级实体的探针相关联的光学信号。我们开发了一个数值算法的基础上，以前的理论工作，解决了基板上的等离子体激元响应的集合的球形形状的纳米粒子的影响。我们的方法是一个真正的空间方法内的准静态的限制，可以应用到广泛的结构。我们说明了通过数值计算，探索单纳米球和纳米球二聚体制造的德鲁德模型金属或银的电介质基板上，从银基板上的电介质球的基板的作用。
2011-01-07 cond-mat.other 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
Brewster quasi bound states in the continuum in all-dielectric metasurfaces from single magnetic-dipole resonance meta-atoms
连续介质中的束缚态（BIC）在物理学的许多领域都是普遍存在的，由于其能够限制具有无限寿命的波的能力而引起特别的兴趣。超表面提供了一个合适的平台，以实现他们在光子学;这样的BIC是非常强大的，然而，在频率波矢量space. In这里，我们提出了一个计划，工程BIC和准BIC与单磁偶极共振元原子。在改变磁偶极共振的方向，我们表明，由此产生的准BIC，出现从受保护的BIC在垂直入射，成为透明的平面波照明正好在磁偶极角，由于布鲁斯特效应。虽然产生无限的Q-因素在正常入射（典型的BIC），这些被称为布鲁斯特准BIC，因为传输通道总是允许稍微加宽共振在斜入射。这是实验证明，通过反射率测量在微波政权与高折射率毫米盘超颖表面。这种布鲁斯特启发的配置是一种合理的方案，以实现整个电磁波谱的准BIC无法通过平面波照明在给定的角度，这可以外推到其他种类的波。
2019-09-19 physics.optics
The Surface Orientation Ambiguity for Single Molecules at Dielectric Interfaces
本文指出介电界面附近单分子取向测量中的偶极辐射模式计算模糊性，提出有限元建模消除该模糊并校正取向。
2025-08-05 physics.optics
Impact of interparticle dipole-dipole interactions on optical nonlinearity of nanocomposites
本文研究了偶极-偶极相互作用对半导体纳米颗粒嵌入体介电基质中的随机分布系统的非线性光学性质的影响。这种效应是由系综中净偶极场的非零方差引起的。得到了描述偶极-偶极耦合对非线性介电常数贡献的解析表达式。导出的关系适用于整个范围的纳米粒子体积分数。的因素进入的贡献，并取决于配置的偶极子计算几种情况下。结果表明，对于不同的偶极子排列方式，这种贡献的相对变化不超过1/3。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multimode directionality in all-dielectric metasurfaces
我们表明，光谱多样的多磁偶极子共振可以激发在全电介质结构缺乏旋转对称性，与传统使用的球体，磁盘或球体。这种多重磁共振产生于混合Mie-Fabry-Pérot模式，并且可以建设性地干扰感应电偶极矩，从而导致新颖的多频率单向散射。在这里，我们专注于细长的介电纳米棒，其磁共振可以通过其纵横比进行光谱调谐。基于我们的理论结果，我们提出了全介质多模超颖表面，并在原理验证微波实验中验证它们。我们还认为，所展示的多模方向性的特性在很大程度上是最近被证明在多个电信频段上工作的全电介质超颖表面的最佳效率的原因。
2017-03-24 physics.optics
Enhancing Faraday and Kerr rotations based on toroidal dipole mode in an all-dielectric magneto-optical metasurface
本文提出一种全介电磁光超表面，利用环形偶极子共振增强法拉第和克尔旋转，分别达到-13.59°和8.19°，并设计高灵敏度环境折射率传感器，为纳米磁光器件提供新策略。
2023-04-10 physics.optics
Towards Polarization Routing of Magnetic and Electric Dipolar Emission with Dielectric Metasurfaces
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）
通过介电超材料实现电和磁偶极发射的极化路由，利用极化工程化光子局域密度态增强特定极化通道的发射
2026-02-25 physics.optics
Suppression of scattering for small dielectric particles: an anapole mode and invisibility
我们发现，一个各向同性均匀的亚波长粒子具有高折射率可以产生超弱的总散射由于消失的贡献的电偶极矩。这种效应可以解释的帮助下的Fano共振和散射效率与激发的anapole模式。后者是一种非辐射模式，由电偶极矩和环向偶极矩的相消干涉产生，它可以用于高透明光学材料的设计。
2016-07-11 physics.optics
Absorption and Plasmon Resonance of Bi-Metallic Core-Shell Nanoparticles on a Dielectric Substrate Near an External Tip
吸收效率的分布和局部表面等离子体共振（LSPR）波长的金属核-壳纳米粒子（NP）放置在BK 7玻璃基板。数值研究与矢量化版本的离散偶极子近似与表面相互作用（DDA-SI-V）。金（Au）和银（Ag）金属组分用于模拟两种不同的核壳结构。吸收增强和等离子体共振的核-壳结构的混合模式进行比较，通过使用定义的尺寸配置的措施。据观察，一个小的体积分数的核心尺寸的结果在壳的等离子体激元响应的支配。进行额外的研究以辨别纳米颗粒在不同周围环境中的折射率的灵敏度。对于银核-金壳和金核-银壳纳米粒子，在选定的核-壳尺寸结构下，观察到银核-金壳和金核-银壳纳米粒子的LSPR波长红移。还分析了裸露的金属纳米颗粒和所选的核-壳对在外部探针附近的吸收行为。利用横向电场（TE）和横向磁场（TM）波极化研究了磷化镓（GaP）和硅（Si）AFM针尖的使用。据观察，光偏振的吸收增强的NPs开关在不同的波长，其中尖端材料的介电转变发生的优势。这些发现显示了金属核-壳纳米颗粒在几个领域的可能目标用途，如纳米制造，局部加热，生物传感和材料检测应用。
2019-10-10 physics.optics
Projected equations of motion approach to hybrid quantum/classical dynamics in dielectric-metal composites
我们介绍了一种混合方法的介电-金属复合材料，描述了经典的金属系统的动力学，同时保留量子描述的电介质。通过引入投影运动方程（PEOM）来模拟经典系统的随时间变化的偶极矩，并通过有效的偶极-偶极相互作用来实现两个系统之间的耦合。为了对这种方法进行基准测试，我们对测试系统（半导体量子点-金属纳米颗粒混合物）进行建模。我们首先检查的能量吸收率，PEOM方法和分析旋转波近似（RWA）的解决方案之间的协议。然后，我们调查人口反转，并表明，PEOM方法提供了一个准确的模型，在超短脉冲激发下的相互作用，传统的RWA打破。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Treatment of Linear and Nonlinear Dielectric Property of Molecular Monolayer and Submonolayer with Microscopic Dipole Lattice Model: I. Second Harmonic Generation and Sum-Frequency Generation
在目前公认的非线性光学模型中，非线性辐射被视为无限薄的偏振片层的结果，并且通常采用三层模型。这种方法的直接后果是，一个先验的介电常数，这仍然没有一个明确的定义，必须分配给这个极化层。由于二次谐波产生（SHG）和和频率产生振动光谱（SFG-VS）已被证明是敏感的探针与亚单层覆盖的界面，基于更现实的离散诱导偶极子模型的治疗需要发展。在这里，我们表明，以下的分子光学理论方法的SHG，以及SFG-VS，辐射从单层或亚单层在界面处可以严格地被视为辐射从诱导偶极晶格在界面处。在这种方法中，不再需要引入偏振片。因此，极化层的未考虑的介电常数的模糊性不再是问题。此外，各向异性二维微观局域场因子可以用界面分子的线极化率张量明确表示。基于分子单层中的平面偶极子求和规则，讨论了用SHG和SFG-VS进行这种微观处理的关键实验测试。许多困惑的文献中的表面SHG和SFG光谱研究也可以理解或解决在这个框架。这种新的处理方法为表面倍频和表面频域的定量分析提供了坚实的基础。
2007-08-13 physics.chem-ph physics.optics
Graphene plasmon polaritons: Substrate effects and nonlocal response
这篇论文被作者撤回。我们从理论上研究石墨烯等离子体激元（GPP）支持的石墨烯片夹在两个电介质之间。在局部和非局部描述石墨烯的导电性的介电环境对GPP的影响进行了研究。我们表明，一个本地响应近似总是导致，反直觉，基板独立的表面等离子体频率。另一方面，电子气的非局部描述允许存在非垂直带间跃迁，这定性地改变了结果：GPP现在取决于周围环境，并且去除了局部GPP色散关系中的奇异性。
2012-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dielectric response of spherical particles of graded materials
我们已经研究了复合材料的有效响应的球形颗粒与介电分布的变化沿半径的颗粒。我们发展了一种微分有效偶极子理论来计算单个球形粒子的偶极矩，从而计算稀悬浮液的有效介电响应。该理论已被应用到两个模型的介电剖面。此外，我们比较了近似结果与精确结果的幂律分布和协议是极好的。
2005-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
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
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
