I en ny publikation från Opto-Electronic Advances, forskare från South China University of Technology, Guangzhou, Kina, diskuterar kuboid nanoantenn av kisel med samtidig stor Purcell-faktor för elektrisk dipol, magnetisk dipol och elektrisk fyrpolemission.

Purcell-effekten används vanligtvis för att öka den spontana emissionshastigheten genom att modifiera den lokala miljön för en ljussändare. Fotontillståndstätheten nära ljussändaren kan justeras genom de metalliska eller dielektriska nanoantennerna, och därigenom modifiera dess spontana emissivitet. Plasmoniska nanoantenner uppvisar extraordinära ytplasmonresonanser som skapar ett starkt lokaliserat elektriskt fält och ökar den lokala fotoniska tätheten av tillstånd, vilket resulterar i en ökning av den spontana emissionshastigheten. Effekten åtföljs dock av oönskade stora förluster på grund av stark metallabsorption. Däremot ger dielektriska nanoantenner med hög permittivitet och stödjande starka Mie-resonanser potentialen att realisera lågförlustmanipulation av ljusspridning. Nya arbeten har visat att dielektriska nanosfärer av tillräckligt stor storlek kan uppvisa resonanslägena elektrisk dipol (ED), magnetisk dipol (MD) och elektrisk fyrpol (EQ) vid planvågsbelysningen och de har använts för att förbättra MD-emissionen, eller för att förbättra ED- och MD-emissionen med olika nanosfärstorlekar. Det är dock fortfarande oklart om dessa dielektriska nanosfärer eller andra mer allmänna dielektriska nanostrukturer kan användas för att samtidigt öka den spontana emissionen från ED, MD och EQ med mycket låga förluster och med stor magnitud jämfört med de plasmoniska nanostrukturerna.

Författarna till den här artikeln föreslår en dielektrisk nanoantenn av kisel för att samtidigt förbättra elektrisk dipol, magnetisk dipol och elektrisk kvadrupolemission. De studerar spridningstvärsnittet, den polariserade laddningsfördelningen och den elektromagnetiska fältfördelningen för elektromagnetiska planvågor som belyser den dielektriska kubiska nanoantennen av kisel, och identifierar därigenom samtidig förekomst av ED-, MD- och EQ-resonanslägen i denna nanoantenn. Den beräknade maximala Purcell-faktorn för ED-, MD- och EQ-sändare vid olika orienteringar inom nanoantennen är 18, 150 respektive 118, som inträffar vid resonansvåglängden 475, 750 respektive 562 nm, och matchar med resonanslägena i nanoantenn och motsvarande de blå, röda och gröna färgerna. Funktionerna för polarisationsladdningsfördelningen hjälper till att förtydliga excitationen och strålningen av dessa resonanslägen som det fysiska ursprunget till en stor Purcell-faktor som samtidigt förekommer i denna kiselkubiska nanoantenn. Dessa teoretiska resultat kan hjälpa till att på djupet utforska och designa den dielektriska nanoantennen som en idealisk kandidat för att förbättra ED-, MD- och EQ-emissioner samtidigt med en mycket liten förlust i det synliga området, vilket är överlägset det mer populära schemat för den plasmoniska nanoantennen. + Utforska vidare

Extraordinär modulering av ljuspolarisation med mörka plasmoner i magnetoplasmoniska nanokaviteter