本发明属于光操控领域，尤其涉及一种调控各向异性材料的核壳球形结构消光特性的方法。
背景技术：
1、核壳型金属纳米结构在现代纳米技术革命中占有重要地位，引起了科研人员的广泛关注。它们经常被用在制造各种创新性光学设备如激光器等，在数据存储、光学传感检测、生物医疗、光刻等多个领域得到广泛的应用。在外加电磁辐射的激发下，金属纳米球形颗粒的光学特性表现为强烈的局域表面等离子体共振增强，核壳内外两层的电场得到数量级增大。金属等离子体是由导带中的电子受到外界能量的影响而引起的集体震荡所产生的一种物质形态。当外加电磁场与金属材料中的自由电子进行耦合，两者之间的固有频率相匹配时从而激发出局域表面等离子体共振现象。有人采用全波非局域米氏散射理论研究了核壳型金属纳米球形颗粒非局域性对超散射特性的影响，但所选用的材料是增益材料，相比于使用各向异性材料，其研究对颗粒消光特性可调谐的自由度受到束缚。cn 110371991b制备的二氧化硅核壳球形颗粒所涉及的材料是各向同性材料，此类材料产生的光学特性由于受到自身调谐的限制往往不能达到极佳的效果。因此，如何对核壳球形结构的消光特性进行有效的调控，成为本领域一大热门问题。
技术实现思路
1、发明目的：本发明的目的在于提供一种调控各向异性材料的核壳球形结构消光特性的方法。考虑金属的非局域效应，公开了各向异性材料的核壳球形结构消光性能的调控，推导了在球坐标系下核壳结构纳米颗粒的散射系数。我们通过调节材料参数以及核壳尺寸得到了各向异性核非局域金属壳纳米颗粒的反对称共振激发模态(短波长)和对称共振激发模态(长波长)消光光谱的变化情况。
2、技术方案：本发明的一种调控各向异性材料的核壳球形结构消光特性的方法，包括如下步骤：
3、步骤1、以半径为rc的各向异性材料为核层区域，半径为rs的非局域金属材料为壳层区域构建核壳球形结构；
4、步骤2、将核壳球形结构放置于介电常数为εb的自由空间中，并分别给出核层区域和壳层区域的介电常数；
5、步骤3、将平面电磁波入射到核壳球形结构上；
6、步骤4、计算散射系数an以及bn；
7、步骤5、将散射系数an以及bn代入消光效率公式，得到随波长变化的光谱示意图，并分析其消光特性。
8、进一步的，步骤2中，核层区域介电常数的张量形式为：
9、
10、其中εcr(εct)是径向(切向)介电常数，核壳结构的各向异性参数定义为ξ＝εct/εcr，核层波矢ω为入射光频率，c为光速。
11、进一步的，步骤2中，壳层区域的介电常数分为横向介电常数εt和纵向介电常数εl，表达式如下：
12、
13、其中，εg是金属介电的背景介电常数，ωp和γ分别为等离子频率和电子阻尼系数，β是非局域因子，与费米速度νf的关系为非局域金属壳中横波模的波矢由普通色散关系决定，纵波模的波矢则是由方程εl(ω,kl)＝0决定。
14、进一步的，步骤2中，介电常数为εb的自由空间中，波矢为
15、进一步的，步骤4中，散射系数an的计算如下所示：
16、
17、其中，jn(·)、yn(·)和hn(·)分别为第一类球贝塞尔函数、第二类球贝塞尔函数以及第一球汉克尔函数，jn′(·)为jn(·)的导数，y′n(·)为yn(·)的导数，hn′(·)为hn(·)的导数。
18、进一步的，步骤4中，散射系数bn的计算如下所示：
19、
20、进一步的，步骤5中，消光效率公式qext如下：
21、
22、其中，re()表示取系数之和的实部。
23、本发明还公开一种计算机装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现本发明方法的步骤。
24、本发明还公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现本发明方法的步骤。
25、本发明还公开一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现本发明方法的步骤。
26、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
27、(1)在各向异性核非局域金属壳的结构中，由于影响其消光特性的要素多样化，相比于现有的相关模型，可调谐的自由度更高，既可以通过核壳颗粒尺寸等几何参数调节，还可以从材料自身介电常数等因素进行调控，以此获得更好的消光特性。
28、(2)核层使用了各向异性材料，通过调整各向异性材料，使得总散射界面发生变化，消光光谱中反对称和对称共振峰振幅和位置随之发生明显的改变，通过光操控手段获得反对称耦合共振峰和对称耦合共振峰特征变化情况。
29、(3)引入金属非局域性会在金属壳层内部额外产生纵波模，合理选取银作为壳层材料，由于其自身阻尼小以及高频段损耗小，不会抑制高频共振模的产生。
1.一种调控各向异性材料的核壳球形结构消光特性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种调控各向异性材料的核壳球形结构消光特性的方法，其特征在于，步骤2中，核层区域介电常数的张量形式为：
3.根据权利要求1所述的一种调控各向异性材料的核壳球形结构消光特性的方法，其特征在于，步骤2中，壳层区域的介电常数分为横向介电常数εt和纵向介电常数εl，表达式如下：
4.根据权利要求1所述的一种调控各向异性材料的核壳球形结构消光特性的方法，其特征在于，步骤2中，介电常数为εb的自由空间中，波矢为
5.根据权利要求1所述的一种调控各向异性材料的核壳球形结构消光特性的方法，其特征在于，步骤4中，散射系数an的计算如下所示：
6.根据权利要求1所述的一种调控各向异性材料的核壳球形结构消光特性的方法，其特征在于，步骤4中，散射系数bn的计算如下所示：
7.根据权利要求1所述的一种调控各向异性材料的核壳球形结构消光特性的方法，其特征在于，步骤5中，消光效率公式qext如下：
8.一种计算机装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。
