Optical resonators and metasurfaces modelled with multipole model

Abstract

I denne tesen ønsker vi å modelere den optiske responsen til en spesiell type gull nanopartikkel med smeltet silikat ved bruk av vektor sfærisk harmoniske funksjoner i Mie approksimasjonen og opptil kvadropol orden. Vi gjør rede for den teoretiske basisen nødvendig for å forstå Lukosz [4,15,23,24] og Rockstuhl [6] formalismene, disse formalismene er brukt for å modellere den optiske responsen Mueller elementene og strålingsresponsen opptil kvadropol orden. En røff statistisk analyse er gjort for å vise korrespondanse mellom data presentert i JOSA. B. [26]. En numerisk model som bruker Rockstuhl formalismen [6] for å dekomponere den optiske responsen til multipol moment er gjort. For en disk formet nanopartikkel observerer vi en elektrisk kvadropol resonans. Dette er sammenlignet med resultatene for en ellipseformet nanopartikkel simulert i JCMwave med periodiske grensebetingelser. I dette tilfelle er en kvadropol resonans også til stede. Sammenligningen indikerer derfor en grovt sett at det ikke er mye forskjell for den optiske responsen med tanke på partikkelform eller kvadropol effektene. En THz analyse er inkludert, her dominerer dipol effekten og en magnetisk dipol absorpsjon er til stede.

In this thesis we seek to model the optical response of a particular type of gold nanoparticle embedded in fused silica using vector spherical harmonics in the Mie approximation and up to quadropole order. We outline the theoretical basis needed to understand the Lukosz [4,15,23,24] and Rockstuhl [6] formalisms, these formalisms are used to model the optical response Mueller elements and radiative powers up to quadropole order. A rough statistical power analysis is done to show consistency with data presented in JOSA B. [26]. A numerical model using the Rockstuhl formalism [6] for decomposing the optical response into multipolar moments is done. For the disk nanoparticle case we observe an electric quadropole resonance. This is compared with the results for the elliptic nanoparticle simulated in the JCMwave software with periodic boundary conditions. In this case a quadropole resonance is also present. Comparisment therefore indicate a rough indifference concerning particle shape and the quadropole response. A THz analysis is included, here dipole effects dominate and magnetic dipole absorption is present.