Published November 2018 | Version v1
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Fano-Resonances in High Index Dielectric Nanowires for Directional Scattering

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Nano-Optique et Nanomatériaux pour l'optique (CEMES-NeO) ; Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES) ; Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Herausgeber: Kamenetskii
Eugene
Sadreev
Almas
Miroshnichenko
Andrey (Eds.)

Description

High refractive index dielectric nanostructures provide original optical properties thanks to the occurrence of size- and shape-dependent optical resonance modes. These modes commonly present a spectral overlap of broad, low-order modes (\textit{e.g}. dipolar modes) and much narrower, higher-order modes. The latter are usually characterized by a rapidly varying frequency-dependent phase, which - in superposition with the lower order mode of approximately constant phase - leads to typical spectral features known as Fano resonances. Interestingly, such Fano resonances occur in dielectric nanostructures of the simplest shapes. In spheroidal nanoparticles, interference between broad magnetic dipole and narrower electric dipole modes can be observed. In high aspect-ratio structures like nanowires, either the electric or the magnetic dipolar mode (depending on the illumination conditions) interferes with higher order multipole contributions of the same nature (electric or magnetic). Using the analytical Mie theory, we analyze the occurrence of Fano resonances in high-index dielectric nanowires and discuss their consequences like unidirectional scattering. By means of numerical simulations, we furthermore study the impact on those Fano resonances of the shape of the nanowire cross-sections as well as the coupling of two parallel nanowires. The presented results show that all-dielectric nanostructures, even of simple shapes, provide a reliable low-loss alternative to plasmonic nanoantennas.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
December 4, 2022
Modified:
November 29, 2023