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1 研究背景
根据米氏（Mie）理论，高折射率电介质亚波长颗粒在可见光波段支持电、磁多极谐振模式。通过电磁多极模式的相互作用可实现电磁场增强和定向散射等应用。由于硅是半导体器件最常用的材料，以硅微纳结构作为光学天线为自由空间光信号与片上器件的耦合提供了解决方案。
全电介质光学亚波长结构存在一种新颖的散射状态，也即无散射状态-Anapole condition。这种状态可通过电偶极子(electricdipole)和环形偶极子(toroidal dipole)的远场相消干涉形成，并同时实现近场电磁场分量的增强。因此，Anapole condition越来越多地应用于非线性纳米光子学、激光和传感等领域。
2 研究亮点
平面波激发下光学天线的散射特性通常由其诱导的电磁多极矩决定。为了实现Anapole condition，常规方法是通过优化光学天线的结构参数调控所支持的电磁模式，在实现电偶极子和环形偶极子相消干涉的同时抑制其它高阶极矩的响应。这种方法对亚波长结构的制备精度要求非常高。
来自暨南大学的李向平教授和徐毅教授（现广东工业大学）联合团队发现不需刻意对光学天线的几何尺寸进行优化也可精确实现Anapole condition。该团队报道了利用紧聚焦的径向偏振光(RP)的矢量特性，通过与电偶极子模式的偏振匹配可以准确地激励Anapole condition，并通过实验证明了硅基光学天线的无散射状态。此外，将径向偏振光切换为角向偏振光(AP)，可从无辐射的Anapole condition切换至散射增强的磁多极共振模式，给高对比度可重构光散射带来新的可能。
图1 通过矢量光调控硅基光学天线响应的示意图。紧聚焦的径向偏振光 (a) 或角向偏振(b) 光束用于选择性地实现光学天线的非散射状态和共振散射模式
图2 硅纳米颗粒在紧聚焦径向偏振光(a)和角向偏振光(b)激发下所诱导的电磁多极矩。(c)由径向偏振光激发的Anapole condition和(d)角向偏振光束激发的磁四极共振模式对应的远场散射强度
实验结果表明微纳光学天线的响应可通过激励光的矢量特性进行调控，实现可重构的天线响应。该工作以“Cylindricalvector beams reveal radiationless anapole condition in a resonant state”为题发表在Opto-Electronic Advances 2022年第4期。
