Durch die Verwendung von vollständig dielektrischen Nanostrukturen kann Licht in eine wohldefinierte Richtung gestreut werden, was die sogenannten verallgemeinerten Kerker-Effekte sind. Diese Effekte sind jedoch meist polarisationsunabhängig oder werden nur für eine bestimmte Polarisation realisiert.
Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Dr. Li Guangyuan vom Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) schlug polarisationsgesteuerte Doppelgitter-Kerker-Effekte in periodischen Silizium-Nanostäbchen vor und demonstrierte sie experimentell.
Diese Ergebnisse ermöglichen eine aktive Abstimmung der Kerker-Effekte durch Variieren der einfallenden Polarisation oder des Einfallswinkels und können in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, einschließlich der Manipulation der Richtung, Polarisation und Phase des gestreuten Lichts, die in nanophotonischen Chips wesentlich sind.
Diese Studie wurde veröffentlicht in Nanoforschung.
Bei den Doppelgitter-Kerker-Effekten können die als Gitter-Kerker-Winkel bezeichneten Einfallswinkel (Nullreflexion und einheitliche Transmission) für die s- und p-Polarisation je nach Wahl gleich oder unterschiedlich sein Durchmesser und Höhe von Silizium-Nanoscheiben. Diese Gitter-Kerker-Winkel können in großen Bereichen weiter abgestimmt werden, indem die Gitterperioden in beiden Richtungen variiert werden.
Andere verallgemeinerte Kerker-Effekte, über die in der Literatur berichtet wird, funktionieren hauptsächlich unter senkrechtem Einfall und werden durch Variieren der Geometrieparameter realisiert. Dies erfordert eine stringente Auswahl von Parametern und eine sehr sorgfältige Herstellung. „Durch die Einführung des Gittereffekts kann der sogenannte Gitter-Kerker-Effekt durch Variieren des Einfallswinkels realisiert werden. Dieser Vorteil ermöglicht eine aktive Abstimmung des Kerker-Effekts in einer Probe im Herstellungszustand und erleichtert somit das Design und die Herstellung erheblich“, sagte Dr Li.
Ein unerwartetes Phänomen ist, dass Multipole höherer Ordnung wie elektrische und magnetische Quadrupole ebenfalls beteiligt sind und wichtig werden, wenn die periodischen Silizium-Nanoscheiben schräg mit p-polarisiertem Licht beleuchtet werden. Dies führt zu unterschiedlichen Dispersionsverhältnissen zwischen der elektrischen Dipol-Oberflächengitterresonanz (ED-SLR) unter p-Polarisation und der magnetischen Dipol-Oberflächengitterresonanz (MD-SLR) unter s-Polarisation, was zu unterschiedlichen Gitter-Kerker-Winkeln für die s- und führt p-Polarisationen.
L. Xiong et al., Polarisationsgesteuerte Doppelresonanzgitter-Kerker-Effekte. Nanoforschung. DOI: 10.1007/s12274-022-4988-9. www.sciopen.com/article/pdf/10 … 12274-022-4988-9.pdf