开放光学系统的精确模式体积与 Purcell 因子
介观与纳米尺度物理
2016-12-28 v3 光学
摘要
Purcell 因子量化了偶极子在电磁环境中的辐射衰变相对于自由空间的变化。设计该因子是光子学技术的核心，旨在开发更小或损耗更低的光学谐振腔。Purcell 因子可用谐振腔的电磁本征模表示，从而为每个模式引入模式体积的概念。这种方法允许使用仅包含本征模共振之和的解析处理，即所谓的谱表示。我们在本工作中表明，文献中已知并使用的模式体积表达式仅对高品质因子模式近似有效，而在一般情况下是不正确的。我们修正了这一问题，引入了模式的精确归一化。我们提出了基于精确模式归一化及由此产生的有效模式体积的 Purcell 效应的解析理论。我们使用真空中的均匀介质球（该问题可解析求解）来例证这些发现。
引用
@article{arxiv.1409.6877,
title = {Exact mode volume and Purcell factor of open optical systems},
author = {E. A. Muljarov and W. Langbein},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.6877},
year = {2016}
}
备注
Letter: 5 pages, 2 figures. Supplementary material: 16 pages, 10 figures