采用平行分裂环的纳米粒子及链结构实现中红外能量收集中的偏振无关法诺共振

摘要： 在光学器件中，入射波的偏振特性会影响纳米粒子的性能表现。因此，在设计光学结构时，开发偏振无关的器件具有重要意义。另一方面，法诺共振与暗模概念已被用于实现更强的能量增强效应。本文通过采用法诺共振原理，研制出一种与入射波偏振无关的对称纳米天线。该纳米天线经改进后适用于中红外波段的生物传感与能量收集应用。所设计的超材料天线由带有刻蚀电容间隙的纳米开口环谐振器构成，这些结构能有效聚焦能量。该纳米天线具有明模与暗模特性，但电场增强效应较弱。通过在0°至45°入射角范围内研究入射波偏振的影响，证实了纳米天线的对称结构能确保偏振无关性。为激发暗模并增强电场，最终结构中引入了纳米链阵列，使电场强度得到显著提升。此外，通过计算品质因数作为评估不同折射率周围材料的优势参数，研究发现链式结构使纳米天线的消光截面线性部分出现峰值，进而产生法诺共振现象，且该共振未影响原本由电容间隙和电感条带调控的共振频率。