集体驱动的光学纳米天线

光学纳米天线，即把局域光或波导模式转换为自由传播场及其逆过程的元件，是现代纳米光子学的关键组件。光学天线已被证明会引起 Dicke 超辐射效应，即量子源的集体自发辐射。然而，相干激发对天线性能（如方向性、效率和 Purcell 效应）的影响在很大程度上仍未被探索。在此，通过全波数值模拟辅以量子模型，我们揭示了相干激发可控制天线多极子、按需激发非辐射态、增强方向性并改善天线辐射效率。这种集体激发对应于量子图像中具有非零偶极矩的态，其中量子相位被良好定义。本工作的结果带来了另一个自由度——量子发射体集合的集体相位——以控制光学纳米天线，并由此为利用集体激发实现性能卓越的纳米光子器件铺平了道路。为使讨论独立于频率范围，我们考虑了全介电设计并使用无量纲单位。