全介电磁性纳米天线的演化优化

磁性光与物质的相互作用通常过于微弱而难以被探测、研究和技术应用。然而，若能将该光的磁功率密度提升数个量级，磁性光与物质间的耦合便可与其电学对应物同量级。为此，人们提出了光子纳米天线，尤其是介电纳米结构，以构造强局域磁场从而增加磁相互作用的概率。遗憾的是，介电设计受物理限制制约，将磁热斑限制在材料自身内部，阻碍了实验与技术实现。在此，我们证明演化算法能够通过设计新型介电光子纳米天线克服此类限制，得以增强并提取高折射率材料中的光学磁场。我们还证明，演化优化的介电纳米结构中的磁功率密度可比现有最先进介电纳米天线提高 5 倍。此外，我们表明纳米结构的精细细节在达成上述特征时并非关键，只要图案的总体形状得以保持。这为实验纳米加工所优化天线及其后续应用的可行性提供了支持。通过设计在高折射率材料之外具有局域磁热斑的全介电磁性天线，本工作凸显了演化方法填补电学与磁性光-物质相互作用鸿沟的潜力，为诸多研究领域开辟了新可能。