亚波长非球形介电结构中光学共振的一般模式性质

亚波长介电结构为开发超材料等谐振光学功能提供了有吸引力的低损耗替代方案。从器件开发的角度来看，非球形（如矩形）结构由于制造方便而最受关注。然而，对于非球形结构中的光学共振缺乏直观的基本理解，这大大延迟了介电材料的器件开发。在这里，我们阐明了不同形状（矩形或三角形）和维度（一维纳米线和零维纳米颗粒）的非球形亚波长介电结构中光学共振的一般基本原理。我们证明非球形结构的光学性质（即光吸收）由结构的泄漏模式的特征值决定。泄漏模式被定义为在结构外部具有传播波的自然光学模式。我们还阐明了特征值对结构物理特征的依赖性。特征值具有整体尺寸的标度不变性，对折射率依赖较弱，但线性依赖于结构不同尺寸的尺寸比。我们提出了一个修正的 Fabry-Perot 模型来解释这种线性依赖性。了解泄漏模式的主导作用以及泄漏模式对物理特征的依赖性可以为合理设计具有所需光学共振的器件提供有力指导。它开辟了一条设计具有因缺乏直观理解而尚未探索的功能的器件的途径，例如能够感知入射角的成像器件或超吸收光电探测器。