Управление движением наночастиц в жидкости с помощью ближнего поля интегральных оптических элементов сопряжено с усилением вязкого трения и повышенной вероятностью адгезии. Одним из путей к решению этой проблемы стал поиск систем с минимумом потенциальной энергии, удаленным от поверхности структуры. В настоящей работе численно исследуются силы, действующие на ми-резонансные кремниевые частицы в воде в эванесцентном поле блоховской поверхностной волны, и предложена методика локализации таких частиц на управляемом расстоянии от поверхности. Для этого используются поверхностные волны на двух оптических частотах, обладающие разным знаком взаимодействия с частицей и разной глубиной проникновения поля в среду. На примере кремниевой сферы диаметром 130 нм и лазерного излучения с длинами волн 532 и 638 нм суммарной мощностью 100 мВт показано, что с учетом броуновского движения предложенный метод обеспечивает стабильную локализацию частицы в диапазоне перестройки равновесного расстояния до поверхности от 60 до 100 нм.

Резонансные диэлектрические наноструктуры представляют значительный интерес для современной нанофотоники [1]. Рассеяние света на диэлектрических наночастицах с высоким показателем преломления и малыми потерями позволяет воспроизводить оптические эффекты, продемонстрированные на плазмонных частицах, без диссипации энергии в тепло [2]. Составленные из таких нанообъектов метаповерхности позволяют управлять фазой и амплитудой проходящего или отраженного света [3]. Обычно добротность Q резонансов указанных образцов порядка 10, что является недостаточной величиной для практических приложений, например, светофильтров [4], сенсоров [5]. Такие значения добротности объясняются высокими излучательными потерями – сильной связью резонансной наночастицы с внешним полем – способностью переизлучать световую энергию. В связи с этим предлагаются различные способы увеличения добротности, вплоть до 10 . . . 10 [6–10]. Ключевым моментом в достижении высокой добротности является спектральное перекрытие двух резонансов, как, например, для Фано-резонансов. Сильный резонансный отклик возникает при возбуждении “захваченных” мод, известных так же, как “темные” моды [11], при их перекрытии со “светлыми” модами. Перевести их в излучательное состояние можно за счет внесения асимметричности в структуру. Степень асимметричности определяет, насколько эффективно оказываются связаны эти два резонанса. Запрещенное по симметрии состояние называют связанным состоянием континуума [12].

Обнаружено резонансное поведение спектральных зависимостей линейного двулучепреломления и линейного дихроизма в анизотропных оптических метаматериалах, представляющих собой тонкие пленки благородных металлов с полосами или прямоугольными отверстиями, образующими одномерные и двумерные субдлинноволновые решетки. Для собственных линейно поляризованных состояний при нормальном падении разница в эффективном показателе преломления и коэффициенте экстинкции возрастает в спектральной области резонансов локальных и бегущих поверхностных плазмон-поляритонов и достигает значений ∆n ≃ 2.5 и ∆k ≃ 2.75, соответственно.