Lorsque la lumière rencontre une particule, elle interagit avec la particule au lieu de simplement la traverser en douceur. Les ondes lumineuses peuvent être diffusées dans différentes directions en raison des interactions lumière-matière.
Les choses deviennent encore plus intrigantes à l’échelle nanométrique, où la taille des particules est comparable à la longueur d’onde de la lumière. Cette correspondance de taille entraîne des effets spéciaux. Par exemple, vous pouvez observer des changements de couleurs ou des motifs spécifiques se former à mesure que la lumière se disperse de différentes manières.
La décomposition multipolaire est un outil puissant largement utilisé pour analyser la diffusion de la lumière, à la fois par une seule nanoparticule et par des réseaux périodiques de nanostructures. Cet outil nous permet d'explorer la physique derrière les comportements inhabituels de la lumière comme la diffusion directionnelle, la réflexion et la transmission parfaites, les effets anapole, et bien plus encore. De plus, nous pouvons utiliser cet outil pour concevoir de nouveaux dispositifs nanophotoniques tels que des métasurfaces et des réseaux plasmoniques pour la manipulation de la lumière.
Au-delà des diffuseurs symétriques comme les sphères ou les cylindres, il n’existe généralement pas de solutions analytiques pour les multipôles électromagnétiques des diffuseurs irréguliers. Par conséquent, des implémentations numériques efficaces de la décomposition multipolaire sont hautement souhaitables.
Les chercheurs dirigés par le professeur Yuntian Chen de l'Université des sciences et technologies de Huazhong (HUST), en Chine, visent à améliorer les performances du programme de décomposition multipolaire. L'intégration numérique joue un rôle crucial dans la décomposition multipolaire et peut être réalisée à l'aide de techniques d'intégrales de surface ou de volume. Les chercheurs ont introduit les méthodes de Lebedev et de quadrature gaussienne dans le programme, améliorant considérablement la précision et l'efficacité du calcul des intégrales.
Ils ont validé cette amélioration à travers plusieurs démonstrations, notamment des nanosphères diélectriques, des particules symétriques et des nanosphères anisotropes. Le programme numérique convivial est accessible au public sur GitHub et est utile aux chercheurs travaillant sur la nanophotonique. Le travail, intitulé "Projection numérique efficace et précise de multipôles électromagnétiques pour la diffusion d'objets", a été publié dans Frontiers of Optoelectronics. le 29 décembre 2023.
Plus d'informations : Wenfei Guo et al, Projection numérique efficace et précise de multipôles électromagnétiques pour la diffusion d'objets, Frontiers of Optoelectronics (2023). DOI : 10.1007/s12200-023-00102-2
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