html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

«Двуликий диполь Януса» погасит или усилит волны при изменении ориентации


M. Picardi et al. / Phys. Rev. Lett.

Британские физики с помощью численных расчетов показали, что учет относительной фазы между электрической и магнитной компонентами волны, падающей на рассеивающее дипольное устройство, приводит к неожиданным эффектам. В частности, связывая эти фазы определенным образом, ученые получили «двуликий диполь», который гасит падающие на него волны при одной ориентации, но усиливает их при изменении ориентации на противоположную. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Нанофотоника изучает взаимодействие света с объектами нанометрового размера — излучателями и рассеивателями (scatterer), которые объединены в систему или работают по отдельности. Обычно в качестве излучателей выступают атомы и квантовые точки, а в качестве рассеивателей — диэлектрические наночастицы, на которых возникает электрический и магнитный резонансы. С помощью подобных нанометровых приборов можно построить качественные трехмерные голограммы и разработать металинзы, которые значительно превосходят обычные линзы по простоте изготовления и силе увеличения, а потому понимание их работы очень важно для практических приложений. 

Обычно рассеивание света на нанометровом приборе описывают в дипольном приближении. В этом случае частицу представляют в виде суммы электрического и магнитного диполей, которые взаимодействуют с электромагнитным излучением по отдельности, и рассматривают изменение амплитуды электрического и магнитного поля, пренебрегая их относительной фазой. Простейшим примером такого прибора является антенна Гюйгенса (Huygens antenna) — комбинация электрического (p) и магнитного (m) диполей, моменты которых колеблются в перпендикулярных направлениях и связаны соотношением p = m/c, где c — скорость света (условие Керкера). Излучение антенны Гюйгенса направленно в очень узком диапазоне углов и не имеет обратно отраженных волн благодаря интерференции между магнитодипольным и электродипольным излучением, что делает ее очень удобным источником. Иногда антенну Гюйгенса называют диполем Гюйгенса, подразумевая ее дипольную природу.

В этой статье физики Микела Пикарди (Michela Picardi), Анатолий Заяц (Anatoly Zayats) и Франсиско Родригес-Фортуньо (Francisco Rodríguez-Fortuño) обобщили рассмотрение нанометровых приборов, включив в него фазы электрического и магнитного полей электромагнитной волны. Оказалось, что если заставить фазу колебаний электрического диполя отставать на 90 градусов от фазы колебаний магнитного диполя, можно получить устройство, которое полностью гасит падающие на него волны при одной ориентации, но усиливает их при изменении ориентации на противоположную. По аналогии с диполем Гюйгенса ученые назвали такое устройство «двуликим диполем Януса» (two-face Janus dipole).

Чтобы показать, что «двуликий диполь» действительно обладает такими необычными свойствами, ученые вычислили вероятности его возбуждения с помощью «золотого правила Ферми», а также смоделировали с помощью программы Comsol Multiphysics поле диполя, помещенного над волноводом с возбужденной p-поляризованной модой. Оказалось, что в том случае, когда направление падающей волны совпадает с «лицевой стороной» диполя (то есть с вектором S̅ = m̅×p̅), излучение волны усиливается, и поле расходится по всему волноводу. В противоположном же случае оно полностью гасится. Таким образом, получается, что распространением поля в волноводе можно управлять, изменяя ориентацию диполя.

Действительная часть электромагнитного поля при взаимодействии p-поляризованной моды волновода (область, ограниченная жирными черными линиями) с излучателем, у которого дипольный или магнитный момент периодически вращался (a), антенной Гюйгенса (b) и «двуликим диполем» разной ориентации (c, d)

M. Picardi et al. / Phys. Rev. Lett.


Также ученые рассмотрели антенну Гюйгенса и излучатели, в которых дипольный электрический или магнитные моменты вращались в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Во всех этих случаях устройства начинали излучать в направлении, противоположном направлению падающей волны, и гасили ее излучение, так что поле было отлично от нуля только по одну сторону от диполей.

Наконец, исследователи смоделировали систему, в которой «двуликий диполь» был зажат между двумя металлическими волноводами. Оказалось, что в такой системе можно выбирать, в какой из волноводов будет направлено излучение диполя, контролируя его ориентацию. В то же время, в случае антенны Гюйгенса и вращающихся диполей излучение всегда направлялось в оба волновода одновременно.

Модуль электрического поля в случае излучателя, у которого дипольный или магнитный момент периодически вращался (a), антенны Гюйгенса (b) или «двуликого диполя» (c), зажатого между двумя волноводами (отмечены черными жирными линиями)

M. Picardi et al. / Phys. Rev. Lett.


Авторы статьи считают, что предложенная ими схема «двуликого диполя» может быть легко реализована с помощью диэлектрических наночастиц и будет использоваться в квантовой оптике, нанофотонике, при разработке поляриметров и других приборов, связанных с измерением характеристик электромагнитных волн.

В прошлом месяце мы писали, как исследователи из ИТМО заставили наноантенны излучать в диапазоне от 530 до 770 нанометров, совмещая в одной частице источник излучения и резонатор. А в декабре 2016 года ученые из Австралийского национального университета использовали такие наноантенны, чтобы преобразовать инфракрасный свет в видимый.

Дмитрий Трунин

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

2

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • физика
          • ученые
          • университет
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции