高折射率球形与椭球形介电纳米颗粒的最佳正向光散射

由于同时激发的电偶极子和磁偶极子共振之间的干涉，高折射率介电纳米颗粒在可见光和近红外波长下可能表现出强烈的定向正向光散射。对于球形高折射率介电材料，可以实现所谓的第一个 Kerker 条件，在该条件下，对于某些折射率和颗粒尺寸的组合，后向散射几乎消失。然而，球形颗粒的 Kerker 条件仅在散射共振的尾部才有可能实现，此时颗粒对光的散射很弱。在这里我们证明，如果考虑椭球形颗粒，则可以实现显著更高的正向散射。对于每一个折射率值，都存在一个最佳的颗粒形状，能够产生最小的后向散射效率和最大的正向散射。这种效应是由于椭球形颗粒在共振频率下的磁偶极子和电偶极子共振重叠而实现的。它允许设计非常高效的、低损耗的光学纳米天线。