当光遇到粒子时，它会与粒子相互作用，而不仅仅是顺利通过。由于光与物质的相互作用，光波可以向不同的方向散射。
在纳米尺度上，事情变得更加有趣，其中粒子的大小与光的波长相当。这种尺寸匹配会导致一些特殊效果。例如，您可能会观察到随着光以各种方式散射而变化的颜色或形成的特定图案。
多极分解是一种强大的工具，广泛用于分析单个纳米颗粒和周期性纳米结构阵列的光散射。该工具使我们能够探索不寻常的光行为背后的物理原理，例如定向散射、完美反射和透射、互像效应等。此外，我们可以使用这个工具来设计新型纳米光子器件，例如用于光操纵的超表面和等离子体阵列。
除了对称散射体之外，对于不规则散射体的电磁多极子，通常没有解析解。因此，非常需要高效的多极分解数值实现。
由中国华中科技大学的陈云天教授领导的研究人员旨在提高多极分解程序的性能。数值积分在多极分解中起着至关重要的作用，可以使用表面积分或体积积分技术进行。研究人员在程序中引入了列别杰夫和高斯正交方法，显着提高了计算积分的准确性和效率。
他们通过几个演示验证了这一改进，包括介电纳米球、对称粒子和各向异性纳米球。用户友好的数值程序可在 GitHub 上公开访问，对从事纳米光子学研究的研究人员有益。该论文题为“Efficient and accurate numerical-projection of electromagnetic multipoles for scattering objects”，于2023年12月29日发布在《光电子前沿》上。
