Enhancement from plasmonic-molecular coupling for mass transduction
本文研究了 Kretschmann 构型下表面等离激元极化子/Fabry-Pérot 混合模式与力学振子的耦合，提出以弹簧-质量振子模型描述染料吸附后的光力系统，用于优化质量传感实验设置并评估其优缺点。
2023-07-07 physics.optics
Optical Spectra of Plasmon-Exciton Core-Shell Nanoparticles: An Anisotropic Classical Model Eliminates Discrepancies with Experiments
本文提出各向异性经典振子模型，假设J-聚集体振子切向取向，成功解释TDBC包覆金纳米棒的消光光谱，消除了传统各向同性壳模型与实验的差异。
2024-04-02 physics.optics
Microscopic theory for a minimal oscillator model of exciton-plasmon coupling in hybrids of 2d semiconductors and metal nanoparticles
本文提出改进的耦合振子模型，从微观麦克斯韦方程推导二维TMDC激子与金属纳米颗粒等离激元的有效耦合常数，揭示亮激子与动量暗激子的不同耦合行为，并建议用三振子方程描述实验光谱。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fluorescence Excitation by Enhanced Plasmon Upconversion under Continuous Wave Illumination
我们证明了有效的无背景连续波非线性光学激发的分子，夹在不对称构造的等离子体金纳米粒子簇之间。我们观察到，近红外光子转换为可见光光子通过有效的等离子体激元二次谐波产生。我们的理论模型和模拟表明，法诺共振可能是负责能够观察到使用连续波光源的非线性转换。我们表明，通过耦合量子力学振荡器，如分子等的等离子体纳米结构的非线性增强可以是几个订单相比，他们的经典同行。
2016-06-12 physics.optics
Observation of the Wannier-Stark ladder in plasmonic waveguide arrays
渐逝耦合波导是研究紧束缚系统中波动力学的一个强有力的平台。在这里，我们调查的表面等离子体激元的传播介质加载的表面等离子体激元波导阵列的传播常数梯度作为一个有效的外部电位。使用泄漏辐射显微镜，我们观察到在实空间中的单站点激发的波包的周期性呼吸和振荡运动的情况下，高斯激发的多个波导。相应的动量分辨谱由等间距的模组成。我们解释这些观察作为等离子体类似物的布洛赫振荡和Wannier-Stark阶梯，分别。
2022-03-18 physics.optics
Unified evaluation of surface-enhanced resonance Raman scattering and fluorescence under strong coupling regime
我们证明了分子的多激子和高阶等离子体激元的增强和猝灭的共振拉曼和荧光的单个染料分子位于等离子体激元热点下的强耦合制度的重要性。多激子诱导等离子体共振的复杂光谱变化和高阶等离子体共振拉曼和荧光产生剧烈猝灭。由等离子体激元和多激子组成的耦合振子模型再现了复杂的光谱变化。考虑到超快表面增强荧光，来自高阶等离子体激元的Purcell因子再现了剧烈的猝灭。
2018-03-03 physics.optics
Revisiting longitudinal optical modes in materials with plasmon and plasmon-like absorptions -- SrTiO$_3$ and $β$-Ga$_2$O$_3$
我们研究了具有等离子体激元或类等离子体激元声子模式和附加声子模式的化合物中的纵向光学（LO）模式阶。当等离子体激元或类等离子体激元模式的振子强度逐渐增加时，发生模式的重新排序。由于在具有正交或更高对称性的晶体中，LO模式不可能穿过横向光学（TO）模式的位置，因此这种重新排序通过模式杂交发生。在这种模式杂交过程中，等离子体激元或类等离子体激元LO模式逐渐变成最初的较高位置的LO模式，而后者变形为前者。结果，形成内（LO-TO）和外（TO-LO）模式对。该过程继续，直到LO振荡器强度如此之高，使得所有其他声子被反转并且在等离子体激元或类等离子体激元模式的外部TO-LO模式对内形成LO-TO对。这些见解可以很容易地转移到其他半导体或许多模式材料与reststrahlen带，并允许简单的模式分配。这些模式分配将有助于理解这些材料的结构层的表面模式的性质，用于基于表面等离子体激元和表面声子极化激元的超材料的应用。
2020-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Metal nanoparticle plasmons operating within quantum lifetime
我们研究了当金属纳米颗粒与量子发射体（例如量子点、分子）强耦合时，金属纳米颗粒上的等离子体激元振荡的动力学。我们模拟了一个简单模型：耦合经典-量子振子系统的密度矩阵演化。我们发现，等离子体激元振荡的寿命可以增加几个数量级，高达量子发射体的衰变时间。这种效应本身表现为spaser（通过辐射的受激发射的表面等离子体放大）实验中等离子体发射带的变窄[{ \it Nature}，{ \bf 2009}，460，1110]，其中金纳米颗粒与周围分子相互作用。等离子体激元激发寿命的增加使得受激发射能够克服自发发射。这种增强是由于出现了类似于电磁感应透明（EIT）的现象。这种效应可以在纳米物理学的许多领域中找到应用，例如在等离子体激元的量子信息和提高太阳能电池效率中。
2013-06-20 physics.optics
Electromagnetic coupling between subradiant plasmons and dye molecular excitons analyzed by spectral changes in ultrafast surface-enhanced fluorescence
Health and Medical Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所健康与医学研究所）；School of Materials Science, Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST)（日本高级科学技术研究院材料科学学院）
研究通过超快表面增强荧光光谱变化分析亚辐射等离子体与染料分子激发态的电磁耦合，利用电磁增强因子评估耦合强度，结合耦合振子模型揭示静态与动态光谱特性。
2026-03-20 physics.chem-ph physics.optics
Multiplexing-oriented plasmon-MoS2 hybrid metasurfaces driven by nonlinear quasi bound states in the continuum
非线性等离子体超颖表面的快速发展使得超颖表面具有许多新颖的光学特性，在频率计量、时序表征和量子信息等方面具有潜在的应用前景。然而，非线性光学响应的光谱通常基于线性光学共振。在这项工作中，波长复用的非线性等离子体激元-MoS 2混合超颖提出了抑制现象，其中多个非线性信号可以同时处理和可选的调谐。从经典方法和量子方法两个方面给出了描述连续介质中非线性等离子体束缚态的清晰物理图像。特别地，在普通的等离子体激元-极化激元效应之外，我们用数值方法证明了在红外波段MoS 2的巨大的BIC激发的二阶非线性极化率$10^{-5}$ ~ $m/V$。在我们的研究中的新颖之处在于存在的量子振荡器，可以通过抑制和增强的非线性准BIC。这种可选择的基于非线性BIC的抑制和增强效应可以可选地阻挡不期望的模式，从而导致更窄的线宽以及更小的量子衰减率，这在慢光相关技术中也是有希望的。
2020-11-11 physics.optics
Quantum theory of spontaneous and stimulated emission of surface plasmons
我们介绍了一个量子化方案，可以应用于表面波沿平面界面传播。一个重要的结果是色散无损耗介质的表面波的能量的推导，而不调用任何特定的模型的介电常数。在库仑规范中，我们使用场的模态表示。每个模式可以与量子谐振子相关联。我们应用该方法从量子力学的角度导出了二能级系统表面等离子体的自发发射率。结果是在非常好的协议与格林张量方法在无损耗的情况下。格林的方法也允许考虑损失，因此表面等离子体激元的量子方法的局限性被清楚地定义。最后，讨论了受激发射与自发发射的问题。由于在色散关系的渐近线附近态密度增加，定量地表明在这个频率区域受激发射几率太小而不能获得增益。
2010-04-01 physics.optics
Perfect coupling of light to surface plasmons with ultra-narrow linewidths
我们研究了电磁波垂直入射到一个薄的银膜，形成一个振荡光栅嵌入在两个均匀的，半无限的半空间之间的耦合。两个光栅结构被认为是，在其中一个的Ag膜的中点保持固定，而厚度正弦变化，而在另一个中点正弦振荡，而膜厚度保持固定。在从长波长极限减少光波长时，我们遇到与以下相关联的透射系数T和反射系数R中的特征：i）短程表面等离子体模式，ii）长程表面等离子体模式，以及iii）与光栅相切的电磁衍射。前两个特征可被视为广义（等离子体）伍德异常，而第三个是一阶常规（电磁）伍德异常。在薄膜表面的能量密度增强对应于这三个异常的波长，特别是对于在薄膜的长程等离子体激元模式。当激发银膜与一对波从相反方向入射，我们发现，通过调整光栅振荡幅度和固定的入射波的相对相位为偶数或奇数，T+R可以为一个或其他的等离子体激元模式消失，这对应于完美的耦合（阻抗匹配在电气工程的语言）之间的入射光和这些模式。
2009-06-25 physics.optics
Quantum electrodynamics description of localized surface plasmons at a metal nanosphere
基于由电磁场、描述等离子体激元的振荡器和描述等离子体激元以外的激发的储层组成的微观模型，提出了金属纳米球中局域表面等离子体激元（LSP）的正则量子化方案.这个完全量子电动力学理论的本征模显示出一个光谱，包括辐射去极化和加宽，包括从准静态LSP模式的红移，随着颗粒尺寸的增加。这些光谱配置文件正确匹配与精确的经典电动力学（米氏理论）。本方案提供了在近场和远场区域中的每个等离子体激元的电场，从而证明了其在量子等离子体激元学和纳米光学领域中的实用性。
2021-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dynamical analysis of a weakly coupled nonlinear dielectric waveguide -- surface-plasmon model as a new type of Josephson Junction
我们提出一种弱耦合的非线性介质波导-表面等离子体激元系统可以表述为一种新型的约瑟夫森结。这样的系统可以沿着金属-电介质界面实现，其中电介质承载用于孤子传播的非线性波导（例如光纤）。我们证明，该系统是在非常低的温度下的原子凝聚体的玻色约瑟夫森结（BJJ）的密切类似，但表现出不同的动力学特征。特别是，孤子和表面等离子体激元之间的固有的动态耦合参数产生自陷振荡态在非零分数布居零和$π$时间平均相位差。在相空间中的动态的显着特点。
2011-05-30 cond-mat.quant-gas physics.optics
Opening stop-gaps in plasmonic crystals by tuning the radiative coupling of surface plasmons to diffracted orders
通过调整局部表面等离子体的辐射耦合到衍射级，我们演示了如何在纳米棒的等离子体晶体中的阻隙可以打开和调整。阻隙产生于表面晶格共振（SLR）的相互耦合，所述表面晶格共振是与反向传播的表面极化激元相关联的集体共振。我们提出了三种不同的纳米棒阵列的实验结果，在那里我们展示了如何通过修改棒的尺寸来控制SLR的分散。结合实验与数值模拟，我们展示了如何通过调整一个单一的结构因素，可以定制的阻隙的属性。我们发现随着纳米棒宽度的增加，阻隙的中心频率呈二次曲线下降，阻隙的频率宽度呈线性上升，驻波的面内动量宽度呈二次曲线上升.这些关系适用于宽范围的纳米棒宽度，包括阵列的占空比在20%至80%之间。我们讨论的物理耦合振荡器模拟，其中涉及的可调谐的阻隙等离子体激元模式的耦合强度。
2011-10-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strong Coupling Between RF Photons and Plasmons of Electrons on Liquid Helium
RIKEN（理化学研究所）；École Polytechnique（巴黎综合理工学院）；McGill University（麦吉尔大学）；B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院B.维尔金低温物理与工程研究所）；Kazan Federal University（喀山联邦大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Pioneering Research Institute, RIKEN（理学前瞻性研究院）
本研究展示了一种可调谐的等离子体-光子混合平台，通过强耦合实现漂浮电子等离子体与射频光子的相干能量交换，并用于观察威格纳晶体相变和温度依赖性等离子体衰减。
2026-01-30 cond-mat.str-el physics.optics
Theory of strong coupling between molecules and surface plasmons on a grating
分子与表面等离子体激元的强耦合导致部分分子、部分表面束缚光的混合态。由于分子共振可以获得等离子体激元的空间相干性，其具有mm尺度的传播长度，因此与分子共振的强耦合潜在地使得能够实现长距离分子能量转移。光栅通常用于通过散射光线内的非辐射表面等离子体来将入射光耦合到表面等离子体。我们计算了光栅散射时与分子共振强耦合的表面等离子体的色散关系。通过将分子视为独立的振子而不是通常认为的单个集体偶极子，我们找到了完整的多带色散关系。这种方法提供了一种将暗态包括在色散中的自然方式。我们表明，对于调谐的前向和后向光栅散射等离子体激元模式的交叉点附近的分子共振，等离子体激元和分子之间的相互作用给出了一个五带色散关系，包括使用一个单一的集体偶极子计算中没有捕获的明亮状态。我们还表明，在打破系统的平移不变性的光栅的作用出现在分子和表面等离子体激元之间的位置依赖的耦合。因此，光栅的存在不仅对于分子-表面-等离子体激元耦合的实验观察是重要的，而且还提供了调谐系统的附加设计参数。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Diffuse Surface Scattering in the Plasmonic Resonances of Ultra-Low Electron Density Nanospheres
局域表面等离子体共振（LSPR）最近已被确定在极端稀释的电子系统中通过掺杂半导体量子点。在这里，我们调查的作用，不同的表面效应，即电子溢出和扩散表面散射，发挥这些超低电子密度纳米系统的光学性质。漫散射源于表面上微观尺度的缺陷或粗糙度。使用电磁理论，结合介电函数，包括量子尺寸效应，描述了这种机制，我们发现，LSPRs显示的振荡行为在位置和宽度为大颗粒和一个强大的蓝移能量和宽度增加较小的半径，与最近的实验结果一致的光掺杂ZnO纳米晶体。因此，我们表明，通常被忽视的过程中的扩散表面散射是一个更重要的机制，影响超低电子密度纳米粒子的等离子体特性比溢出效应。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
A non-Lorentzian model for strong exciton-plasmon coupling
本文提出非洛伦兹解析模型描述量子发射体与局域表面等离激元的强耦合，推导非洛伦兹麦克斯韦-布洛赫方程，发现光谱权重向低能带移动，与实验一致。
2025-06-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Collective light-matter interaction in plasmonic waveguide quantum electrodynamics
School of Physics and CRANN Institute, Trinity College Dublin（都柏林三一学院物理与CRANN研究所）
研究了等离子体波导量子电动力学中集体光-物质相互作用的特性，通过分析Rabi振荡和衰减行为，揭示了混合等离子体极子的弱耦合和强耦合区域。
2026-02-20 physics.optics quant-ph
On the surface plasmonic waves excited by a dipole above anisotropic and spatially dispersive two-dimensional surfaces of infinite extent in planarly layered media
本研究针对平面层状介质中各向异性空间色散二维表面的表面等离子体波计算难题，提出结合奇异性处理的高效数值积分方法，推导相关格林函数与等频轮廓方程，验证了近零介电常数衬底可增强石墨烯光物质相互作用，为二维材料等的计算分析提供方法支撑。
2022-03-05 physics.comp-ph physics.optics
Tailoring the band structure of plexcitonic crystals by strong coupling
过渡金属二硫属化物具有激子主导的光学行为，是在可见光范围和环境条件下实现强光-物质相互作用的有前途的材料。当这些材料与金属组合时，由于在界面处的混合金属-TMDC结构中形成多激子，金属中的等离子体激元的能量限制能力低于衍射极限，允许进一步增强和定制光-物质相互作用。在此，我们证明了等离子体激元晶体中的准传播等离子体激元与WSe 2中的激子之间的耦合，提供了用于定制等离子体激元晶体结构的能带结构的多振荡器操场，并导致出现平坦带。阴极射线发光光谱和角度分辨测量结合数值计算的光子能带结构确认强激子-等离子体激元耦合，导致显着的变化，在带图的混合晶格和能力，通过强耦合定制的带图。这里研究的混合plexcitonic晶体结构维持光波具有非常低的群速度。这些结果可用于设计基于强耦合效应的可调谐慢光结构，并为普激子拓扑光子结构的实现铺平了道路。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Diffuse Surface Scattering and Quantum Size Effects in the Surface Plasmon Resonances of Low Carrier Density Nanocrystals
对决定局域表面等离子体共振（LSPR）的物理参数的详细理解对于开发等离子体的新应用是必不可少的。通过在通过掺杂半导体量子点获得的低载流子密度系统中识别LSPR，已经开辟了一个相对较新的研究领域。我们从理论上研究如何扩散表面散射的电子结合量子化的效果，由于尺寸（QSE）的影响的演变的LSPR与这些纳米系统的大小。两个关键参数是给出QSE强度的长度$R_0$和进入漫表面散射的长度尺度中的电子激发的速度$β_T$。虽然QSE本身只产生LSPR能量的蓝移，但漫表面散射机制使能量和线宽都具有随尺寸变化的衰减行为，其特征长度取决于材料参数。因此，在纳米尺度上的LSPR与尺寸的演变是非常依赖于这些长度的大小的关系，我们用几个例子来说明。我们发现的各种行为对于设计基于具有所需性质的杂质半导体纳米结构的等离子体器件可能是有用的。
2016-02-11 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Plasmon-field-induced Metastable States in the Wetting Layer: Detected by the Fluorescence Decay Time of InAs/GaAs Single Quantum Dots
本文报道了一种通过激子发射与金属岛偶极场之间的辐射场耦合来降低润湿层中激子自发发射速率的新方法。其结果是，长寿命的衰减过程中检测到的InAs/GaAs单量子点（QD）的发射。发现当从WL层（QD层）到金属岛的分离距离为约20 nm并且岛具有约50 nm的平均尺寸时，QD寿命可以从约1 ns变化到160 ns。相应的二阶自相关函数g（2）（τ）由反聚束变为聚束和反聚束特性，这是由于WL中存在长寿命的亚稳态。这种现象可以通过将金属岛视为偶极子近似中的许多偶极子振子来理解，这可能导致激子偶极子场与金属岛的感生偶极子场之间的相消干涉。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmons and polaritons in a semi-infinite plasma and a plasma slab
等离子体激元和极化激元模式，推导出一个理想的半无限（半空间）等离子体和一个理想的等离子体板通过使用一个通用的，统一的程序，基于运动方程，麦克斯韦方程组和适当的边界条件。已知的结果重新获得更直接的方式和新的推导。该方法包括通过移动粒子（电子）位置处的位移场来表示电荷扰动。计算了介电响应和电子能量损失。表面对能量损失的贡献在表面附近的瞬态区域表现出振荡行为。通过使用延迟的电磁势来处理电磁波在这些等离子体中的传播。求解所得积分方程，计算反射波和折射波以及反射系数。对于平板，我们还计算了透射波和透射系数。从而得到了任意入射角和偏振态下的广义菲涅耳关系。体和表面等离子体极化激元模式被确定。众所周知，等离子体内部的场要么是衰减的（渐逝的）要么是传播的（透明区），并且半无限等离子体的反射系数在从传播区到衰减区时表现出突然的增强（全反射）。同样，除了特征振荡，反射和透射系数的等离子体板表现出明显的增强阻尼制度。
2009-04-17 physics.optics physics.plasm-ph
Microscopic quantum description of surface plasmon polaritons: Revealing intrinsic ultrastrong light-matter coupling
Université de Strasbourg, CNRS, Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；ESPCI Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université（巴黎高等物理化工大学）；Laboratoire de Physique et d’Étude des Matériaux, LPEM, UMR 8213（物质物理与研究所）
本文提出了一种适用于任意几何结构的表面等离子体极化子微观量子理论，揭示了金属-介质界面的超强光-物质耦合特性。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Noise and dynamics in acoustoelectric waveguides
Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；Yale University（耶鲁大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文提出了一种量子场论方法，研究波导状系统中声电相互作用，推导了统一的等离子体-声子耦合描述，涵盖耗散、噪声和漂移电流影响，揭示了漂移电流对等离子体共振的多普勒效应及声子噪声谱重塑。
2026-03-16 physics.optics quant-ph
Near field and far field scattering of surface plasmon polaritons by one-dimensional surface defects
利用阻抗边界条件，推导了表面等离子体激元（SPP）从任意形状的一维表面缺陷中散射的严格公式，该缺陷在真空-金属界面上方的真空半空间中产生电磁场.的电场和磁场的近场，角分布的远场辐射到真空中由于SPP光子耦合，和SPP的反射和透射系数计算数值求解的k-空间积分方程的制定是基于。特别地，我们考虑了高斯型缺陷，并研究了上述物理量对它们的1/e半宽a和高度h的依赖性。SPP反射对于窄缺陷是显著的;最大反射（等离子体激元镜）对于α ~ λ/10实现。对于增加缺陷宽度，突起和凹陷表现不同。前者导致辐射的单调增加，而缺陷半宽度的增加则以SPP透射率为代价。对于波长量级或小于波长量级的半宽度，压痕表现出辐射的显著增加（SPP透射率的降低），但在进一步增加半宽度时，趋向于以振荡方式总SPP透射率。因此，光发射器可以与宽的凹陷或宽度为波长量级或小于波长的突起相关联。
1999-04-23 cond-mat physics.optics
BCS-type second-order phase transition of classical Langmuir wave system
从理论上和数值上证实了经典朗缪尔波系统的BCS型二级相变。跃迁发生在两种状态之间：朗缪尔波湍流（LWT）和朗缪尔波超连续谱（LWSC），当系统中激发一定数量的等离子体激元（等离子体波量子）时，后者表现出具有显著时空相干性的宽功率谱。在LWT-LWSC转变中，调制不稳定性和由此产生的等离子体激元对的产生是超导态中库珀不稳定性和库珀对产生的经典对应物。超导态下库珀对的玻色-爱因斯坦凝聚被LWSC中等离激元对的仓本凝聚-卷吸所取代。LWSC态的序参量（定义为等离子体激元对的平均场）具有显著的值，这清楚地表明宏观数量的等离子体激元对占据了LWSC中具有相同相位的单个动量态。时空相干性的出现和相位随机性的降低分别被认为是长程序和自发对称性破缺的发展，表明LWT-LWSC相变是一个二级相变现象.通过这种转变，LWT的U（1）对称性被打破。在等离子体物理方面，LWSC是以其无阻尼性质为特征的所谓Bernstein-Greene-Kruskal模式。
2017-09-26 nlin.AO physics.flu-dyn physics.optics
Terahertz radiation generation by laser-resonant excitation of terahertz surface magnetoplasmons on a graphene-n-InSb semiconductor interface
本研究提出一种在平行外磁场下，利用斜入射p偏振激光与石墨烯-n-InSb界面作用，通过线性模式转换共振激发太赫兹表面磁等离激元的方法，其振幅可通过磁场、费米能等参数调谐，为主动可调等离激元器件开发提供新途径。
2025-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Direct visualization of phase-locking of large Josephson junction arrays by surface electromagnetic waves
振荡器的锁相导致发射功率的超辐射放大。这对于太赫兹源的发展特别重要，太赫兹源具有低发射效率。在这项工作中，我们研究了大型约瑟夫森结阵列包含数千Nb基结。使用低温扫描激光显微镜，我们观察到，在一定的偏压条件下，二维驻波图案的形成，体现了全球同步的阵列。驻波的分析表明，它们是由表面等离子体类型的电磁波在电极/衬底界面处传播形成的。因此，我们证明，表面波提供了一个有效的机制，为远程耦合和大结阵列的相位锁定。
2020-04-14 cond-mat.supr-con nlin.AO physics.optics
A Semi-Classical View on Epsilon-Near-Zero Resonant Tunneling Modes in Metal/Insulator/Metal Nanocavities
金属/绝缘体/金属纳米腔（MIM）是用于纳米光限制和波导的高度通用的系统，并且它们的光学性质主要根据表面等离子体激元来解释。虽然经典电磁理论准确地描述了它们的行为，但它往往缺乏物理洞察力，使光与这些结构相互作用的一些基本方面未被探索。在这项工作中，我们阐述了一个量子力学描述的MIM腔作为一个双势垒量子阱。我们将金属折射率虚部的平方确定为光学势，发现当n/ \k{appa}之比超过一定的极限时，MIM腔共振被抑制，这表明低n和高\k{appa}是强而尖锐的腔共振所需要的.有趣的是，腔模抑制的光谱区域对应于金属的带间跃迁，其中光学过程本质上是非厄米的。量子处理允许描述光子的隧道效应，并揭示了MIM腔共振可以通过经由穿过金属的照明的共振隧穿来激发，而不需要诸如棱镜或光栅耦合器的动量匹配技术。通过结合这种分析与实验MIM结构的光谱椭圆偏振，并通过开发一个简单的谐振子模型的MIM计算其有效介电常数，我们表明，腔本征模符合低损耗零的有效介电常数。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
