Кремниевая кубоидальная наноантенна с одновременно высокими факторами Парселла для излучения электрического диполя, магнитного диполя и электрического квадруполя

Эффект Парселла широко используется для увеличения скорости спонтанного излучения посредством модификации локального окружения излучателя. В данной работе предложена диэлектрическая кубоидальная наноантенна из кремния для одновременного усиления излучения электрического диполя (ED), магнитного диполя (MD) и электрического квадруполя (EQ). Исследованы сечение рассеяния, распределение поляризационных зарядов и распределение электромагнитного поля при освещении кремниевой диэлектрической кубоидальной наноантенны плоской электромагнитной волной, что позволило выявить одновременное существование в наноантенне резонансных мод ED, MD и EQ. Рассчитаны факторы Парселла для излучателей ED, MD и EQ с различными ориентациями моментов как функции длины волны излучения; соответствующие точечные источники излучения поочерёдно размещались внутри наноантенны. Установлено, что резонансные длины волн спектров факторов Парселла совпадают с резонансными модами наноантенны. Кроме того, максимальные факторы Парселла для излучателей ED, MD и EQ составляют соответственно 18, 150 и 118 и достигаются при резонансных длинах волн 475, 750 и 562 нм соответственно; все эти значения находятся в видимом диапазоне. Распределения поляризационных зарядов позволяют объяснить возбуждение и излучение этих резонансных мод, являясь физической причиной одновременно высоких факторов Парселла в кремниевой кубоидальной наноантенне. Полученные теоретические результаты могут способствовать углублённому исследованию и разработке диэлектрических наноантенн как идеальных кандидатов для одновременного усиления излучения ED, MD и EQ при очень малых потерях в видимом диапазоне, что обеспечивает им преимущества по сравнению с более распространённой схемой плазмонных наноантенн.