Том 32, номер 02, статья № 4

Гейнц Ю.Э., Панина Е.К., Землянов А.А. Коллективные эффекты при формировании ансамбля фотонных наноструй упорядоченной микросборкой диэлектрических микрочастиц. // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 02. С. 113–119.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Представлены результаты теоретических исследований пространственно-локализованных ближнепольных световых структур (фотонных наноструй, ФНС), формирующихся при рассеянии лазерного излучения на метаповерхности в форме однослойной упорядоченной сборки диэлектрических микрочастиц (сфер, конусов), внедренных в прозрачную матрицу (силиконовую пленку). Путем решения уравнений Максвелла по методике вычислительной электродинамики проанализированы основные параметры локализованных световых структур (длина, ширина, пиковая интенсивность) в условиях взаимовлияния световых полей соседних микрочастиц. Установлено, что основными факторами, влияющими на исследуемые характеристики ФНС, являются пространственная ориентация микроконусов, а также глубина их погружения в силиконовую матрицу. Показано, что ряд пространственных конфигураций конических микросборок позволяет создавать ансамбль ФНС со специфическими характеристиками, недостижимыми для изолированных микроконусов. Упорядоченные кластеры сферических частиц обладают преимуществом с точки зрения комплексной оценки параметров ФНС.

Ключевые слова:

фотонная наноструя, микросборка частиц, диэлектрические микрочастицы

Список литературы:

1. Allen K.W., Astratov V.N., Farahi N., Li Y. Super-resolution microscopy by movable thin-films with embedded microspheres: Resolution analysis // Ann. Phys. 2015. V. 527, N 7–8. P. 513–522.
2. Wu W., Katsnelson A., Memis O.G., Hooman M. A deep sub-wavelength process for the formation of highly uniform arrays of nanoholes and nanopillars // Nanotechnology. 2007. V. 18. DOI: 10.1088/0957-4484/18/48/485302.
3. Ghenuche P., De Torres J., Ferrand P., Wenger J. Multi-focus parallel detection of fluorescent molecules at picomolar concentration with photonic nanojets arrays // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. 131102.
4. Mendes M.J., Araújo A., Vicente A., Águas H., Ferreira I., Fortunato E., Martins R. Design of optimized wave-optical spheroidal nanostructures for photonic-enhanced solar cells // Nano Energy. 2016. V. 26. P. 286–296.
5. Li X., Chen Z., Taflove A., Backman V. Optical analysis of nanoparticles via enhanced backscattering facilitated by 3-D photonic nanojets // Opt. Express. 2005. V. 13, N 2. P. 526–533.
6. Kim M.-S., Scharf T., Mühlig S., Rockstuhl C., Herzig H.P. Engineering photonic nanojets // Opt. Express. 2011. V. 19, N 11. P. 10206–10220.
7. Chen Z., Taflove A., Backman V. Photonic nanojet enhancement of backscattering of light by nanoparticles: A potential novel visible-light ultramicroscopy technique // Opt. Express. 2004. V. 12, N 7. P. 1214–1220.
8. McCloskey D., Wang J.J., Donegan J.F. Low divergence photonic nanojets from Si3N4 microdisks // Opt. Express. 2012. V. 20, N 1. P. 128–140.
9. Liberale C., Mohanty S.K., Mohanty K.S., Degiorgioa V., Cabrinid S., Carpentierod A., Ferrarid E., Cojoc D., Fabrizio E.D. Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 2006. V. 6095. DOI: 10.1117/12.647277.
10. Geints Yu.E., Minin I.V., Panina E.K., Zemlyanov А.А., Minin О.V. Comparison of photonic nanojets key parameters produced by nonspherical microparticles // Opt. Quant. Electron. 2017. V. 49, N 3. DOI: 10.1007/s11082-017-0958-y.
11. Pikulin A., Afanasiev A., Agareva N., Alexandrov A.P., Bredikhin V., Bityurin N. Effects of spherical mode coupling on near-field focusing by clusters of dielectric microspheres // Opt. Express. 2012. V. 20, N 8. P. 9052–9057.
12. Arnold N. Influence of the substrate, metal overlayer and lattice neighbors on the focusing properties of colloidal microspheres // Appl. Phys. A. 2008. V. 92, N 4. P. 1005–1012.
13. Wang Z.B., Guo W., Luk'yanchuk B., Whitehead D.J., Li L., Liu Z. Optical near-field interaction between neighbouring micro/nano-particles // J. Laser Micro Nanoeng. 2008. V. 3, N 1. P. 14–18.
14. Bityurin N., Afanasiev A., Bredikhin V., Alexandrov A., Agareva N., Pikulin A., Ilyakov I., Shishkin В., Akhmedzhanov R. Colloidal particle lens arrays-assisted nano-patterning by harmonics of a femtosecond laser // Opt. Exp. 2013. V. 21, N 18. P. 21485–21490.
15. Rizzato S., Primiceri E., Monteduro A.G., Colombelli A., Leo A., Manera M.G., Rella R., Maruccio G. Interaction-tailored organization of large-area colloidal assemblies // Beilstein J. Nanotechnol. 2018. V. 9. P. 1582–1593.
16. Geints Yu.E., Panina E.K., Zemlyanov A.A. Control over parameters of photon nanojets of dielectric microsphere // Opt. Commun. 2010. V. 283. P. 4775–4781.
17. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Панина Е.К. «Фотонные струи» от диэлектрических микроаксиконов // Квант. электрон. 2015. Т. 45, № 8. С. 743–747.
18. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986. 662 с.
19. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Панина Е.К. Эффект «фотонной наноструи» в многослойных микронных сферических частицах // Квант. электрон. 2011. Т. 41, № 6. С. 520–525.
 

Вернуться