研究纳米尺度光散射的有效数值程序
发布时间：2024-01-30 07:00:04 阅读数： 95
资料来源:《光电前沿》(2023)。DOI: 10.1007/s12200-023-00102-2
当光遇到粒子时，它会与粒子相互作用，而不是平滑地穿过。由于光与物质的相互作用，光波可以向不同的方向散射。在纳米尺度上，事情变得更加有趣，在纳米尺度上，粒子的大小与光的波长相当。这种尺寸匹配会产生一些特殊效果。例如，当光以各种方式散射时，你可能会观察到颜色的变化或特定图案的形成。多极分解是一种强大的工具，广泛用于分析单纳米粒子和纳米结构周期阵列的光散射。这个工具允许我们探索不寻常的光行为背后的物理，如定向散射、完美的反射和透射、模拟效应等等。此外，我们可以使用这个工具来设计新的纳米光子器件，如超表面和等离子体阵列，用于光操作。
除了球形或圆柱体等对称散射体之外，对于不规则散射体的电磁多极，通常没有解析解。因此，多极分解的高效数值实现是非常必要的。
由中国华中科技大学(HUST)陈云天教授领导的研究人员旨在提高多极分解程序的性能。数值积分在多极分解中起着至关重要的作用，可以使用曲面或体积积分技术进行。研究人员在程序中引入了Lebedev和高斯正交方法，显著提高了计算积分的精度和效率。
他们通过几个演示验证了这一改进，包括介电纳米球、对称粒子和各向异性纳米球。用户友好的数值程序在GitHub上公开访问，对研究纳米光子学的研究人员有益。这项名为“散射物体电磁多极的高效准确数值投影”的研究发表在2023年12月29日的《光电子学前沿》杂志上。
