金属薄膜远场辐射能量与角动量的解析公式

我们研究了来自二维电子系统的远场辐射能量、线性动量和角动量，具体焦点是由 Drude 电导描述的金属薄膜。我们在非平衡格子自由函数框架内使用 Keldysh 形式推导了辐射功率、力和扭矩的解析表达式。为实现角动量辐射，施加垂直于薄膜的磁场以打破互易性，导致介电常数张量中出现 gyrotropic 项。通过将发射器近似为薄膜，可以解析求解出光子格子自由函数。随后，可从次要格子自由函数中提取 Poynting 向量和 Maxwell 应力张量表达式，该函数支配场相关性。最终的辐射公式可以 Fresnel 系数表示，揭示了与能量守恒通过 Kirchhoff 定律的深刻联系。利用 Wigner 变换，辐射扭矩的解析表达式也可以与广义 Fresnel 系数相关联。基于双金属的光学电导的数值计算用于验证解析结果。这些结果提供了一个统一的框架，用于处理 gyrotropic 薄膜中的能量、动量和角动量辐射。