Theoretical estimation of stimulated and spontaneous Raman signals in Raman microscopy
本研究针对受激拉曼散射显微术理论不完善的问题，提出了与物镜数值孔径无关的自发拉曼信号和SRS信号理论估算方法，验证了其与现有方法的一致性，并明确了SRS加速因子的物理意义。
2024-03-08 physics.optics
Hybrid Stimulated Raman Scattering -- Two Plasmon Decay Instability and 3/2 Harmonic in Steep-Gradient Femtosecond Plasmas
混合受激拉曼散射-两个等离子体振子衰变不稳定性已显示在非常强的飞秒倾斜入射$p$偏振激光脉冲（强度$10^{17}-5\cdot10^{19}$ W/cm $^2$）与接近四分之一临界表面的陡梯度（$L\sim λ$）等离子体相互作用时（即在现代实验的典型条件内）对等离子体波激发和能量吸收起主导作用。等离子体激元被激发为两个波包，被限制在该表面附近，沿其法线具有非常宽的$\approx ω_0/c$空间谱。因此，3/2谐波产生的相位匹配条件立即满足，并包括来自等离子体波的高次谐波的新机制。后一种机制已被实验证明，观察一个额外的3/2谐波光束。
2020-06-29 physics.optics physics.plasm-ph
Spontaneous and Stimulated Raman Scattering near Metal Nanostructures in the Ultrafast, High-Intensity regime
拉曼散射中包含原子反转可以显着改变等离子体环境中的场动力学。我们的计算表明，大的本地字段和飞秒脉冲相结合，以产生：（i）内的热点人口反转;（ii）增益饱和;和（iii）转换效率的特征在于开关式过渡到受激制度，跨越12个数量级。虽然在拉曼散射原子反转通常被忽略，我们证明，在某些情况下，充分考虑的动力学的布洛赫矢量是必需的。
2013-05-02 physics.optics
Spontaneous Rayleigh seeding of stimulated Rayleigh scattering in high power fiber amplifiers
我们估计的斯托克斯波的受激热瑞利散射（STRS）产生的热波动，瞬时改变在核心的折射率分布的光纤芯的启动功率。横向温度梯度经由热光效应产生横向折射率梯度，并且如果波动频率位于STRS增益带中，则它可以将光从模式LP $_{01}$耦合到LP $_{11}$以到达种子STRS。这种自发瑞利种子可能比量子背景更强，并且可能影响光纤放大器的模式不稳定性阈值。这种新的种子估计可以被并入STRS模型中以改进阈值计算。
2013-09-03 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
Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP) as a Route to Achieving Optical Control in Plasmonics
采用自洽模型研究了三能级量子辐射体与等离子体系统耦合的光学性质。结果表明，受激拉曼绝热通过（STIRAP）技术可以成功地用于控制具有集体效应的杂化材料的光学性质，并在光-物质相互作用中发挥重要作用。我们考虑了一个核-壳纳米线组成的银核和耦合量子发射器的外壳，并利用STIRAP计划来控制这种系统的散射效率在频率和空间依赖的方式。在STIRAP诱导的粒子数向终态的转移发生后，核壳纳米线表现出两组Rabi分裂，Fano线型表明在等离子体近场驱动下两种不同原子跃迁之间存在强相互作用.
2012-08-24 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Amplified Spontaneous Emission enhanced Forward Stimulated Raman Scattering in dye solutions
本文研究了弱荧光染料4 ′-二乙氨基-N-甲基-4-芪苯磺酸盐（DEST）在1，2-二氯乙烷溶液中的前向受激喇曼辐射。纯1，2，二氯乙烷在631 nm处发射第一斯托克斯线，光谱宽度为1.6 nm，对应于每cm 2956的拉曼位移。在1，2-二氯乙烷溶液中加入DEST后，光谱宽度减小.在1 cm光程长度的样品中，前向拉曼发射的单程转换效率高达20%。由三阶自相关技术测量的前向受激拉曼发射的脉冲持续时间在纯1，2，二氯乙烷是10 ps，而它是近3 ps的0.04 mM的DEST溶液。
2002-09-20 physics.optics
Steps towards the experimental realization of surface plasmon polariton enhanced spontaneous parametric down-conversion
实现高效、小型化的纠缠光子源仍然是一个挑战。在这项工作中，我们的实验研究的可能性，以增强自发参量下转换过程中的表面等离子体激元。实验装置的细节将与增强因子的理论计算一起讨论。
2018-04-06 physics.optics
Strong Off-Resonant Enhancement of Spontaneous Emission in Metal-Dielectric-Metal Plasmon Waveguide Structures
本文从理论上研究了金属-介质-金属平板和缝隙波导结构中光学偶极发射极的自发发射过程。我们发现，这两种结构表现出强烈的非共振发射增强由于两个金属板之间的模式的严格限制。表面等离子体激元-极化激元激发的大幅增强使得偶极发射能够优先耦合到等离子体激元波导模式中。这些结构在创建纳米级局部光源或在集成光学电路中产生引导单等离子体中找到应用。
2008-08-11 physics.optics
Controlling collective spontaneous emission with plasmonic waveguides
我们展示了一个等离子体激元的路线来控制集体自发发射的二能级量子发射。超辐射和亚辐射效应的观察距离相当于等离子体纳米通道内的工作波长。这些等离子体激元波导可以在其截止频率下提供有效的ε近零操作，并且在较高频率下提供法布里-珀罗谐振。相关的等离子体共振模式被发现有效地提高建设性（超辐射）或破坏性（亚辐射）位于波导内的不同的量子发射器之间的干涉。通过增加位于伸长的等离子体激元通道中的发射器的数量，超辐射效应在ε近零操作下增强，导致集体自发发射率的强相干增加。此外，可以改变相邻发射器之间的间隔距离及其发射波长，以动态地控制等离子体系统的集体发射性质。量子超辐射模和量子次辐射模之间的动态变化在量子比特的量子纠缠、低阈值纳米激光器和高效传感器等方面有着广阔的应用前景。
2016-10-24 physics.optics
Spontaneous emission in plasmonic graphene subwavelength wires of arbitrary sections
我们提出了一个理论研究的自发发射的线偶极子源嵌入在一个石墨烯涂层的亚波长线的任意形状。利用基于格林第二恒等式的严格电磁法计算了辐射修正和辐射效率。当发射频率与线的等离子体共振频率之一一致时，观察到这些效率的增强。偶极子发射器的位置和偶极矩方向的相关性进行了评价。我们提出了计算的近场分布为不同的频率，揭示了多极秩序的等离子体共振。
2017-11-12 physics.optics
Nonlocal effects: relevance for the spontaneous emission rates of quantum emitters coupled to plasmonic structures
在非局域流体动力学模型下，研究了等离子体二聚体附近偶极发射体的自发发射率。由于量子发射体在金属纳米粒子的直接环境中探测其电子结构，因此必须使用非定域模型。与当地计算相比，排放率显著降低。如果发射器位于靠近尖锐边缘的位置，则这种影响最为显著。我们建议在实验可行的配置中使用量子发射器来测试非局域效应。
2014-10-15 physics.optics
Finite element modeling of spontaneous emission of a quantum emitter at nanoscale proximity to plasmonic waveguides
我们发展了一种自洽有限元方法来研究等离子体波导在纳米尺度附近的自发发射。在该模型中，假设只有一个导模是由量子发射体主导激发的。利用这样一个主导模式假设，等离子体激元波导的截面可以是任意的。我们应用我们的数值方法来计算一个量子发射器的耦合到一个圆柱形纳米线和一个矩形波导，并比较圆柱形纳米线以前的工作有效的准静态近似。耦合到等离子体激元模式的能量的分数可以被精确地计算，其可以用于确定量子发射器的单个光学等离子体激元产生效率。对于金纳米线，我们观察到的协议与准静态近似的半径低于20 nm，但对于更大的半径的总衰减率高达10倍大。对于矩形波导，我们估计自发发射因子β的最佳值高达80%。
2009-09-26 physics.optics
Fast spontaneous emission and high Förster resonance energy transfer rate in hybrid organic/inorganic plasmonic nanostructures
报道了等离子体激元辅助的有机分子与半导体胶体量子点之间的自发发射和Förster共振能量转移的实验研究。在金纳米爆米花的尖端和5纳米分离的金膜之间的纳米间隙中的局部等离子体场支持高光子态密度，并为光-物质相互作用机制提供了途径。我们证明，除了总的自发发射速率增强因子高达66的量子点和分子，福斯特共振能量转移效率和速率常数同时修改。由于非辐射猝灭效应和快速施主自发发射速率的影响，能量转移效率从84%降低到35%，而能量转移速率常数从4 ns-1显著增加到20 ns-1。我们的研究结果定量地阐明了衰变机制，这对理解和控制纳米尺度下的光-物质相互作用非常重要。
2018-07-23 physics.optics
Surface plasmon enhancement of spontaneous emission in graphene waveguides
本工作分析了放置在石墨烯波导附近的单个发射极的自发发射，所述石墨烯波导由两个平行的石墨烯单层形成，具有绝缘体间隔层。在这种情况下，由结构支持的本征模，例如表面等离子体激元和波导模，为靠近波导放置的电偶极子提供衰减通道。我们计算了对称和反对称本征模的衰减率作为频率和发射器的方向的函数的贡献。结果表明，由于导模激发引起的自发发射的变化远小于对称和反对称表面等离子体激发引起的相应衰减，从而显著增强了自发发射.作为石墨烯波导中表面等离子体激元的高限制的结果，我们发现，在表面等离子体激元模式存在的整个频率范围内，具有垂直取向（相对于石墨烯片）的发射器的衰减速率是具有平行取向的相同发射器的相应衰减的两倍。从金属-介电结构（其中结构参数决定这种发射的范围和幅度）来看，我们的工作表明，通过动态地调整石墨烯的化学势，可以在很宽的范围内选择衰减速率增强的光谱区域。
2016-09-13 physics.optics
Mid-infrared spontaneous and stimulated emission dynamics in black phosphorus
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础研究实验室）；NTT Nanophotonics Center, NTT, Inc.（NTT公司纳米光子学中心）
本研究开发结合波长上转换与超导单光子探测的时间分辨中红外发射显微镜，揭示黑磷在约70K时的发射类型转变及泵浦阈值以上的受激发射现象，阐明其载流子动力学并确立相关研究方法。
2026-08-05 physics.optics
Spontaneous emission control in high-extraction efficiency plasmonic crystals
实验和理论研究了InP-TiO-Au-TiO-Si异质结构中六角等离子体晶体波导限制（WC）反对称模中表面等离子体激元（SPP）的激子-场耦合。耦合到SPP模的InP基横向磁（TM）应变多量子阱（MQW）的辐射衰减时间被观察到比裸MQW晶片短2.9-3.7倍。理论上，我们发现80%的增强的PL发射到SPP模式，和17%的增强的发光重定向到WC反对称模式。除了激子与等离子体激元模式的直接耦合之外，该演示还可用于高温SPP激光器的开发，高度集成的光电器件或小型化生物传感器的开发。
2007-11-30 physics.optics
A theory of Stimulated and Spontaneous Axion Scattering
本文提出在破坏P和T对称性的材料中，利用相向传播电磁波共振激发动力学轴子的理论，证明其可介导斯托克斯光束指数增长并实现自发产生，放大效果远超受激布里渊和拉曼散射，且可由外磁场调制，有望用于光电子学。
2024-11-05 cond-mat.str-el physics.optics
Spontaneous and Stimulated Synchrotron Radiation from Relativistic Electrons in Ion Channel
研究了离子通道中电子的自发发射和受激发射。研究了等离子体扭摆器强度参数较大时高次谐波产生区的辐射过程。与传统的自由电子激光一样，在这种状态下产生类似同步加速器的宽带光谱。导出了自发发射辐射谱的渐近表达式。分析了轴对称单能电子束的辐射谱。计算了离子通道同步辐射激光器的增益。讨论了利用激光产生的离子通道来有效地产生X射线。
2003-02-10 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Plasmonic grating for circularly-polarized out-coupling of waveguide-enhanced spontaneous emission
本研究针对金属等离子体结构的焦耳损耗问题，实验验证了介质波导上的等离子体纳米颗粒阵列可实现圆偏振光的定向耦合，GaAs波导嵌入量子点的出耦合辐射圆偏振度达80%，为集成器件提供了高效耦合方案。
2022-02-28 physics.optics
Stimulated radiative laser cooling
建立一个基于热能转换为光能的冰箱是一个持续的工程挑战。在明确限定的条件下，主体基质中的掺杂剂材料的自发反斯托克斯荧光能够降低主体温度。荧光将储存在主晶格振动振荡中的一部分热能带走。特别是，将该原理应用于（固态）激光器的冷却开辟了许多潜在的器件应用，特别是在高功率激光器领域。本文提出了一种可供选择的光学冷却方案，用于固体激光器的辐射冷却。它基于通过受激非线性过程而不是自发过程将存储在主机中的热能转换为光能。这将导致更好的冷却效率和将原理应用于设备应用的更高潜力。
2007-07-14 physics.optics
Stimulated Raman with Broadband LED Stokes Source for Analysis of Glucose
我们展示了使用宽带LED斯托克斯光源测量葡萄糖水溶液的振动光谱的受激拉曼增益。这种多功能且具有成本效益的方法可以增加各种应用的拉曼信号。我们用光子计数器和锁相放大器测量了浓度高达10 mM的葡萄糖溶液的受激拉曼光谱和自发拉曼光谱。我们建立了偏最小二乘回归模型的基础上，受激拉曼和自发拉曼光谱数据测量与每台仪器预测葡萄糖溶液的浓度。用基于锁定放大器的模型测量的受激拉曼光谱具有最强的预测能力，并且预测葡萄糖溶液的测试组的浓度，其均方误差值比基于自发拉曼的模型的均方误差值低一个数量级。
2018-09-12 physics.app-ph physics.optics
Enhanced spontaneous down-conversion in a nonlinear crystal embedded with plasmonic-quantum emitter hybrid structures
通过路径干涉效应，即Fano共振，控制纳米结构的非线性响应已被广泛研究。在这样的材料中，已经考虑了在热点附近发生的频率转换过程。在这里，我们研究一个不同的案例。频率转换过程沿着非线性晶体的主体发生。金属纳米粒子-量子发射体二聚体通过引入干扰转换路径来控制在整个晶体中发生的下转换过程。二聚体作为相互作用中心。我们表明，2个数量级的增强是可能的，超出了由于本地化效应的增强。该因子乘以由于场局部化而发生的增强。
2020-03-23 physics.optics
Stimulated and spontaneous four-wave mixing in silicon-on-insulator coupled photonic wire nano-cavities
本文报道了在硅绝缘体平台上的耦合光子晶体纳米腔中的四波混频。三个光子线腔侧耦合，以获得三个模式的能量相等分离。该结构被设计为自过滤，我们表明，泵被拒绝了近两个数量级。我们研究了受激和自发的四波混频过程：由于小的模态体积，我们发现，信号和空闲光子产生的效率增加了一百倍相比，硅微环谐振器。
2013-07-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Light amplification by stimulated emission from an optically pumped molecular junction in a scanning tunneling microscope
在这里，我们介绍和实验证明光放大和受激发射从一个单一的光泵分子隧道结的扫描隧道显微镜。尖锐的金尖端和覆盖有5-氯-2-巯基苯并噻唑分子的自组装单层的平坦的金衬底之间的间隙形成极小的光学增益介质。当电子从分子最高占据的分子轨道隧穿到尖端时，留下空穴。这些可以重新填充由激光驱动的等离子体激元振荡的金属表面包围腔诱导的热电子。求解该系统的激光速率方程表明，再布居过程可以有效地刺激的间隙模式近场，TERS散射从邻近分子作为一个光学种子。我们的研究结果表明，如何通过隧穿分子更强的本地化，可以进一步增加等离子体腔内部的光学增强。我们预计，从STM结的受激发射将推进我们的量子等离子体的基本理解，并导致新的分析应用。此外，这一概念代表了新型超小型、快速、光学和电子可切换设备的基础，并可在高速信号处理和光学电信中找到应用。
2014-01-08 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Interplay of Purcell effect, stimulated emission, and leaky modes in the photoluminescence spectra of microsphere cavities
提出了一个描述微球腔体发射光谱的理论模型，并用光致发光（PL）光谱实验验证了该模型对ZnO微球中各级回音壁模（WGM）发射光谱的详细线形的预测.揭示了与各阶WGM相关的自发和受激发射谱中Purcell效应、品质因数和漏模的相互作用。该理论的关键成功是基于MS的全格林函数在复频率空间中的所有可能的共振模式方面的扩展，其允许将来自泄漏模式、受激发射过程和Purcell效应的贡献并入。结果表明，根据Mie理论计算的自发发射光谱（无Purcell效应）主要由漏模贡献，而自发辐射和Purcell效应增强的受激发射是实验观察到的WGM共振峰的主要来源.发现受激发射峰被其各自的模式品质因数Q双重增强：一个因子来自Purcell效应，另一个因子来自由速率方程导出的光子数。在综合所有这些效应之后，该理论可以提供ZnO MS PL谱中观察到的TE和TM模（包括高阶模）的精细特征的定量描述。令人惊讶的是，发现对于直径大于5 $μm$的ZnO MS，PL发射光谱由高阶模主导。这些发射机制的相互作用的定量理解应被证明是有用的优化基于微谐振器的发光器件的性能。
2019-08-27 physics.optics
Theoretical investigation of the spontaneous emission on graphene plasmonic antenna in THz regime
本文对二聚体石墨烯等离子体天线附近偶极发射源的发射和辐射特性进行了理论研究。通过使用基于格林第二恒等式的严格电磁方法计算了由改变发射体的位置和其偶极矩的取向引起的辐射和量子效率的修改。由于在4THz至15THz的光谱区域中与天线表面等离子体激元的耦合，发生发射器的发射和辐射的大增强。我们的研究结果表明，辐射效率可以提高四个数量级，量子效率达到接近0.8的值时，发射频率与共振偶极频率之一。另一方面，对于给定的发射器位置，在特定频率下，这些量可以在很大程度上减少。我们提出了近场分布和远场强度的计算，揭示了等离子体天线共振在发射增强辐射的作用。我们表明，辐射增强的光谱区域可以在很宽的范围内选择，通过改变石墨烯的化学势从0.2eV到1eV。
2018-08-09 physics.optics
Strongly localized plasmon oscillations in a cluster of two metallic nanospheres and their influence on spontaneous emission of an atom
从理论上研究了双金属纳米球团簇中的等离子体激元振荡。特别注意的情况下，几乎接触领域。在这种情况下，不同对称性的等离子体激元振荡的光谱已被发现的简单的解析表达式。发现了一种新的等离子体激元振荡，这种振荡强烈地局限于球之间，并且在球分离时完全消失。发现等离子体激元振荡有一个显着的影响光学性质的原子之间的球。
2006-06-27 physics.chem-ph physics.optics
Purcell Effect in the Stimulated and Spontaneous Emission Rates of Nanoscale Semiconductor Lasers
纳米尺度半导体激光器最近已经开发出使用金属、金属-电介质或光子晶体纳米腔。虽然纳米激光器技术正在稳步部署，但由于对其一些关键特性的了解有限，其用于片上光学互连的预期性能在很大程度上仍然未知。具体地，随着腔尺寸相对于发射波长减小，受激发射和自发发射速率被修改，这在腔量子电动力学的上下文中被称为Purcell效应。这种效应预计将在纳米激光器的“无阈值”行为及其调制速度中产生重大影响，但其作用在实际激光器结构中知之甚少，其特征在于显著的均匀和不均匀加宽以及活性材料和腔场的复杂空间分布。在这项工作中，我们调查的受激和自发发射率的半导体激光器的Purcell效应的作用，考虑到载流子的空间分布在很宽的范围内的腔尺寸和发射极/腔线宽的有源区的体积，使微观或纳米尺度的激光器使用单模速率方程分析的静态和动态特性的详细建模。缩小这些纳米级光源的Purcell增强和调制速度方面的最终限制也进行了讨论，显示在纳米激光器中预测的超快调制特性是通过减少模体积的受激发射率的增强的直接后果。
2018-01-26 physics.optics quant-ph
Spontaneous decay of a quantum emitter near a plasmonic nanostructure
我们发展了一个位于金属-电介质结构附近的量子发射体（QE）的自发衰变理论，该结构支持局域表面等离子体。如果等离子体共振被调谐为接近QE发射频率，则由于从QE到局部等离子体模式的能量转移，随后通过等离子体天线进行光子发射，发射被增强。发射速率取决于等离子体激元与辐射场的耦合和金属中欧姆损耗之间的密切相互作用。在这里，我们开发的等离子体激元格林函数的方法，包括等离子体激元与辐射的相互作用，以获得显式表达式的辐射衰减率和光学极化率的局部等离子体激元模式在任意的等离子体激元纳米结构。在这种方法中，我们通过将其与等离子体激元模式密度（其表征等离子体激元场限制）相关来提供等离子体激元模式体积的一致定义，并恢复标准腔形式的Purcell因子，但现在用于等离子体激元系统。我们表明，QE放置在一个小的金属纳米结构的尖锐尖端附近的“热点”，等离子体激元模式的体积与金属体积的比例，同时非常敏感的接近尖端。最后，我们推导出任何纳米等离子体系统的辐射功率谱的增强因子，并将其与自发衰变率的Purcell因子联系起来。我们说明了我们的研究结果，位于金纳米棒尖端附近的QE的数值例子。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Stimulated Raman scattering of dyes under random lasing in polymeric vesicular films
研究了氦温下染色泡状聚合物薄膜在光传播扩散区的随机激光发射。它本身代表了受激发射和受激拉曼散射（SRS）的耦合效应。由于这种效应，在RL光谱中出现了一组拉曼谱线。这种效应的显著特点是受激发射促进了拉曼谱线的显现。拉曼谱线强度与泵浦光强度呈二次曲线关系。此外，在这种情况下的SRS比自发拉曼光谱具有更结构化的光谱。这使得即使是微弱的和位置接近的谱线也能被探测到。
2010-08-26 physics.optics
Spontaneous emission and collection efficiency enhancement of single emitters in diamond via plasmonic cavities and gratings
我们展示了一种基于等离子体孔径和光栅的方法，以提高金刚石中单个NV中心的辐射衰减率，同时提高其收集效率。我们的结构是基于金属谐振器周围的亚波长金刚石纳米柱与银膜，这可以提高嵌入的NV中心的自发发射率形成。然而，由于表面等离子体激元的损失和金刚石-空气界面处的反射，发射光子的收集效率仍然很低。在这项工作中，我们将光栅结构纳入等离子体腔系统，以减轻光子损失到这些通道。
2013-08-02 physics.optics quant-ph
Stimulated Brillouin scattering from surface acoustic waves in sub-wavelength photonic microwires
光纤中的布里渊散射是光与声之间的基本相互作用，具有从光学传感器到慢光和快光的重要意义。在通常的光纤中，光既激发又感受剪切和纵向体弹性波，从而产生前向引导声波布里渊散射和后向受激布里渊散射。在一个亚波长直径的光纤，情况发生了巨大的变化，因为我们在这里报告的第一个实验观察受激布里渊散射表面声波。这些瑞利型超声波以3400 m.s $^{\mathrm{-1}}$的比速度在导线表面传播，并以约6 GHz的多普勒频移反向散射光。由于这些声共振对表面缺陷或特征高度敏感，因此表面声波布里渊散射为各种传感应用开辟了新的机会，但也在其他领域，如微波光子学和非线性等离子体。
2014-01-10 physics.optics
Spontaneous and Stimulated Emissions of Quantum Free-Electron Wavepackets - QED Analysis
自由电子波函数的波包大小和波包历史对自由电子与光的相互作用有物理影响吗？在这里，我们通过分析一个量子电动力学模型来回答这个问题，该模型同时考虑了量子化辐射场的自发辐射和受激发射。对于相干辐射（Glauber态），我们证实了光子的受激发射/吸收依赖于波包大小，当波包大小超过相互作用辐射波长时，波包大小衰减，这与经典电磁场中波包加速的薛定谔方程分析是一致和互补的。此外，具有相干聚束轮廓的调制电子波包的受激发射具有特征谐波发射光谱，该特征谐波发射光谱也依赖于波包尺寸，但超出频率截止。在任一种情况下，不存在Fock态辐射的波包相关发射，并且特别地真空态自发发射是波包无关的。在电子波包表象中，证明了辐射发射从经典点粒子极限到量子电子波函数极限的转变。这为测量单电子波函数的波包大小提供了一种方法，为从根本上探索光与物质相互作用提供了一个新的方向。
2018-05-21 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Chiral Spontaneous Photon-Pair Generation with Plasmonic Bound States in the Continuum
针对SPDC光子源效率低、偏振不可控的问题，本研究提出一种利用准连续域束缚态（qBIC）共振的新型手性等离子体超表面，可高效产生圆偏振纠缠单光子对，为量子计算与通信提供紧凑型可集成量子源。
2025-07-27 physics.optics
Spontaneous emission in the presence of a spherical plasmonic cloak
研究了置于等离子体斗篷附近的二能级原子的自发发射。在偶极近似下，我们证明了只要原子发射频率在等离子体斗篷频率工作范围内，自发发射率可以降低到真空值。考虑到等离子体隐身设备的当前状态，对于许多原子物种来说，这个条件可能会得到满足，因此我们认为具有足够强跃迁的原子可以用作等离子体隐身效率的量子局部探针。
2012-10-15 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Spontaneous symmetry breaking in plasmon lattice lasers
本文首次在二维周期性等离子体超表面激光器中量化了自发对称性破缺，通过同时解析实空间与傅里叶空间，揭示了宇称和U(1)旋转对称性的随机破缺，为超光子学研究提供了通用方法。
2023-11-01 physics.optics
Spontaneous emission of radiation by metallic electrons in the presence of electromagnetic fields of surface plasmon oscillations
解析地研究了金属电子在强增强表面等离子体场中的辐射自发发射。电子被描述为精确的修饰量子态，它包含了与等离子体场的非微扰相互作用。已经发现相当大的偏差从微扰行为的强度依赖性的发射的基波和二次谐波信号，即使在温和的入射激光强度。从形式主义推导出的理论预测与实验结果定性一致。
2009-10-25 physics.optics physics.plasm-ph
Spontaneous down conversion of surface plasmon polaritons: strong-field consideration
提出了金属-电介质界面表面等离子体激元自发下转换（SDC）的非微扰理论。它示出的过程是共振增强的特征功率的激发，通常的顺序为几十瓦。在较强的激发下，SDC的产额迅速下降。在较强的激发下，SDC的产额迅速下降。这种下降的原因是激光场的表面等离子体激元的变化率高，超过了负责SDC过程的零点波动率。所得到的结果可能有助于构造用于量子通信的微型纠缠光子源。
2016-09-27 physics.optics quant-ph
Backward stimulated radiation from filaments in Nitrogen gas and air pumped by circularly polarized 800 nm femtosecond laser pulses
报道了800 nm圆偏振飞秒激光脉冲泵浦下，在氮气中产生的337 nm强后向受激发射。观察到后向紫外光谱对泵浦激光偏振和强度的明显依赖性，指出灯丝内部发生后向放大自发发射。我们将粒子数反转归因于泵浦激光产生的自由电子与中性N2分子之间的非弹性碰撞。氧分子的添加对增益是有害的，在大气浓度下将其降低到接近阈值。
2014-02-21 physics.optics
Spontaneous down conversion in metal-dielectric interface - a possible source of polarization-entangled photons
研究了激光斜入射时金属-介质界面的自发下转换现象。在这种情况下，如果使用对应于用于产生的等离子体的Kretschmann配置的激发角，则可以以高效率产生偏振纠缠表面等离子体激元对。如果使用适当的纳米结构的金属膜，允许直接激发表面等离子体激元并满足它们与所产生的表面等离子体激元的相位匹配条件，则可以进一步提高效率。
2014-06-09 physics.optics quant-ph
Modal theory of modified spontaneous emission for a hybrid plasmonic photonic-crystal cavity system
我们提出了一个分析模式描述的丰富的物理混合等离子体-光子器件，证实了麦克斯韦方程组的全偶极解。预测了耦合到这些混合结构的量子偶极发射体的自发发射衰减率具有很强的频率依赖性。特别是，它示出的Fano型共振实验报告的混合等离子体激元系统中，从一个非常大的干扰之间的主导准正规模式的系统在感兴趣的频率范围内。所提出的模型形成了一个有效的基础，在这些复杂的混合系统中的量子光-物质相互作用的建模，也使非辐射耦合损耗的定量预测和理解。
2016-06-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Continuous-wave spontaneous lasing in mercury pumped by resonant two-photon absorption
首次报道了连续波双光子吸收激光诱导受激发射（CTALISE）。利用汞的7^1S-6^1P跃迁在1014 nm波长处产生的激光，观察到了不同同位素的选择性激光。
2010-07-02 physics.optics
Correlated spontaneous emission of fluorescent emitters mediated by single plasmons
操纵荧光发射体的自发发射可以通过将发射体放置在纳米结构环境中来实现。特权点被等离子体结构占据，等离子体结构提供电磁场的强约束，这导致发射体-环境相互作用的增强。虽然等离子体纳米结构已被广泛利用来控制单光子发射器的发射特性，但执行量子发射器与等离子体之间的耦合构成了巨大的挑战。在这封信中，我们报告了实现这一目标的第一个关键步骤，通过观察单个CdSe/CdS/ZnS量子点表现出单光子统计和荧光纳米珠之间的相关发射位于微米分开。这通过将两个发射器耦合到银纳米线来实现。单等离子体激元在后者上从量子点产生，并转移能量以依次激发荧光纳米珠。
2016-09-30 physics.optics quant-ph
Cooperative energy transfer controls the spontaneous emission rate beyond field enhancement limits
位于金属纳米结构附近的量子发射器经由表面等离子体的近场激发单独地传递它们的能量。由于等离子体增强的局域场，能量转移过程增加了自发发射（SE）率。在这里，我们证明了显着的加速量子发射器SE率在等离子体纳米腔由于合作能量转移（CET）从等离子体相关的发射器。使用集成的等离子体纳米腔，我们实现了高达六倍的增强耦合到相同的纳米腔的发射器的发射率的顶部的局部态密度的等离子体增强。辐射功率谱保留了等离子体共振中心频率和线形，峰值振幅与激发发射器的数量成正比，表明观察到的合作SE不同于超辐射。等离子体辅助的CET提供对SE速率的前所未有的控制，并且允许在室温下动态地控制自发发射速率，从而实现基于SE速率的光调制器。
2019-01-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Control of Magnetic Dipole Emission with Surface Plasmon Polaritons
理论分析和实验证明了利用表面等离子体激元增强弱磁偶极跃迁的可能性，简单的平面几何形状和正弦波轮廓调制等离子体激元薄膜。自发发射的Eu 3+在沉积到等离子体表面上的有机基质中表现出特定的角度和极化模式，在电和磁偶极跃迁具有明确定义的最大值，在等离子体去耦条件下表现出的特性和大小的效果。
2018-06-13 physics.optics
Adiabatic following of terahertz surface plasmon-polaritons based on tri-layered corrugated thin film coupler
本文利用耦合模理论（CMT）模拟了太赫兹波段三层波纹薄膜（CTF）结构耦合器之间的表面等离子体激元（SPP）耦合。利用受激绝热通道（STIRAP）量子控制技术，提出了一种基于弯曲结构三层CTF中表面等离子体粒子演化的新型定向耦合器。计算结果表明，SPPs可以从输入端完全转移到输出端，即使考虑SPPs的传输损耗，转移率仍在70%以上。我们的耦合器的性能也是鲁棒的，它是不敏感的设备的几何形状和SPP的波长。因此，我们的器件可以容忍制造过程中产生的缺陷，并在宽带上操纵太赫兹波。
2019-01-24 physics.optics
Color Tuning by Spontaneous Propagation of Gap Surface Plasmons in Epsilon Near Zero Nano-Cavity
本文介绍了等离子体金属-绝缘体光学纳米腔的数值计算和实验结果。该体系由银作为金属，聚乙烯吡咯烷酮或铟锡氧化物或氧化锌作为绝缘体组成。所提出的纳米腔表现出非凡的效果，如颜色的入射角/视角的函数变化，增强的实验实部和虚部的伪介电常数，一个非凡的传输50 $\%$和零反射的两个偏振在谐振波长。这些结果导致表面等离子体激元的形成和传播以及它们在间隙表面等离子体激元中的杂化。这些效应的同时发生允许通过利用非常窄的$Δ$和$Ψ$椭圆偏振仪参数来研究古斯-汉兴位移。由于它们的光学性质，所提出的纳米腔可以应用于几个领域，如可调谐滤色器，光学，光子学和传感。
2020-02-17 physics.app-ph physics.optics
Controlling spontaneous emission with plasmonic optical patch antennas
我们实验证明了控制的自发发射率和辐射模式的胶体量子点确定性地定位在等离子体贴片天线。该天线由一个薄的金微盘30 nm以上的厚金层。所示的发射器辐射通过整个贴片天线在一个高度定向和垂直的辐射模式。观察到强烈的加速自发发射，取决于天线的大小。考虑到发射器的双偶极结构，这对应于垂直于盘的偶极的Purcell因子高达80。
2012-09-28 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Gain-dependent Purcell enhancement, breakdown of Einstein's relations and superradiance in nanolasers
单模纳米激光器中的光发射器与相同的腔场相互作用，这引起转换腔模式的偏振相关性。通常这些相关性被忽略，然而，集体现象可以导致不同的子辐射和超辐射，其完全量子描述是具有挑战性的。在这里，我们开发了一个简单而严格的图片，占偏振相关性的单模纳米激光器的辐射跃迁。我们发现，发射体的集体行为修改光子态密度导致增益依赖的Purcell增强的自发发射。此外，受激发射率依赖于光子数和激光线形。随着激光线变窄，受激发射变得比爱因斯坦关系式预测的更强，纳米激光更早地达到阈值。最后，我们提供了简洁，现成的表达式，自发和受激发射率无缝描述传统和超辐射纳米激光器。
2022-02-04 physics.optics
Spontaneous and Stimulated Radiative emission of Modulated Free-Electron Quantum wavepackets - Semiclassical Analysis
在这里，我们提出了一个半经典分析的自发辐射和受激辐射从未调制和光调制的电子量子波包。我们表明，辐射发射/吸收和相应的减速/加速的波包依赖于可控的“历史相关”的波包大小。当波包的大小（持续时间）相对于辐射波长较短时，辐射相互作用的特性接近经典点粒子模型的预测。另一方面，在长尺寸波包极限中，相互作用是量子力学的，并且在高频下呈指数衰减。我们通过Smith-Purcell辐射的方案来解释这些效应，并证明了如果波包是光调制的，并且是聚束的，则它在调制频率的谐波处表现出有限的辐射发射，超过了高频截止的限制。此外，辐射分析进一步推广到一束相位相关调制电子波包的超辐射发射情况。这种依赖于波包的发射过程显示了经典到量子跃迁的辐射特征，为测量量子电子波包大小提供了一种方法，为探索光-物质相互作用提供了一个新的方向。
2018-03-30 physics.acc-ph physics.optics quant-ph
Two-photon spontaneous emission in atomically thin plasmonic nanostructures
在少光子水平上利用光-物质相互作用的能力在量子技术中起着关键作用。单光子-光的最基本状态-可以在原子和固态发射器中按需产生。双光子态也是关键的量子资产，但在单个发射器中实现它们是具有挑战性的，因为它们的生成速率比竞争性的单光子过程慢得多。我们证明了原子薄的等离子体纳米结构可以利用双光子自发发射，从而产生巨大的远场双光子生产，丰富的共振模式，使定制的光子和等离子体纠缠态，等离子体辅助的单光子创建数量级比标准的单光子发射更有效。我们解开的双光子自发发射渠道，并显示其谱线的形状出现从一个复杂的相互作用之间的法诺和洛伦兹共振。二维纳米结构中增强的双光子自发发射为片上量子信息处理和自由空间量子通信开辟了另一种有效的光-物质纠缠源。
2020-06-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A Novel Metal Nanoparticles- Graphene Nanodisks- Quantum Dots Hybrid-System-Based Spaser
活性纳米等离子体激元最近导致了许多有前途的应用的出现。其中之一是spaser（通过辐射的受激发射的表面等离子体激元放大），其已被证明产生在纳米尺度中强烈局部化的选定表面等离子体激元模式的相干和强场。我们提出了一种新型的纳米激光器，它由金属纳米颗粒-石墨烯纳米盘混合等离子体激元系统作为谐振腔，量子点级联堆作为增益介质。利用有效介质理论推导了脉冲激发下的等离子体激元场。基于密度矩阵方法，通过求解Lindblad量子主方程，得到了相干放大等离子体激元场的超快动力学。后者的强度显著地受金属接触的宽度和用于发射表面等离子体激元的激光脉冲的持续时间的影响。所提出的纳米激光器在中红外区域工作，由于其广泛的生物医学，化学和电信应用而受到广泛关注。
2019-05-23 physics.optics
Spatial Coherence of Light in Collective Spontaneous Emission
该研究发现含11,000个辐射原子的光学薄系综可不经粒子数反转和受激辐射，而依靠Dicke超辐射与亚辐射的集体耦合自发产生空间相干光。
2021-12-14 physics.optics quant-ph
