由向等离激元天线协同能量转移所介导的协同发射

我们发展了由协同能量转移（CET）介导的协同发射理论，该转移从量子发射体（QE）系综到等离激元天线的速率等于各QE-等离激元能量转移速率之和。若天线辐射效率足够高，则转移能量以近似相同的协同速率辐射出去，该速率随系综尺寸而缩放。我们推导了以局域场表示的协同Purcell因子与功率谱增强因子的显式表达式，适用于特征尺寸小于辐射波长的任意形状等离激元结构。辐射功率谱保留等离激元共振线形，总振幅随系综尺寸缩放。若QE位于具有近恒定等离激元局域态密度（LDOS）的区域，例如等离激元纳米腔内，我们证明CET速率随受激QE数量线性缩放，与实验一致，并可通过改变激发功率在宽范围内调谐。对于分布在饱和等离激元模体积的扩展区域中的QE，我们表明协同Purcell因子具有独立于系统尺寸的普适形式。CET机制也包含了等离激元LDOS增强，从而提供了超越场增强极限控制发射速率的可能性。