利用复杂性：L形、纳米新月和分裂环共振器中的非线性光现象
光学
2024-05-24 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
我们对具有 C2v 对称性的等离子体纳米粒子进行了系统性研究，分析了三种不同的几何构型：L 型结构、新月形和分裂环共振器。使用 FDTD 方法考察了光学特性。结果表明，这三种形状都表现出两个突出的等离子体带，分别与其两个对称轴相关；此外，还观察到高频段范围内的各种共振，以及由尖锥角落点引起的峰值。为便于非线性分析，我们采用半经典水动力学模型，其中显式考虑了电子压力项。通过该模型，我们严格检验了这三种构型中这些纳米粒子第二阶角分辨非线性光响应。对于 CW 泵浦，我们探讨了色散放大谐振（SHG）的特性。获得了偏振和角分辨 SHG 谱，揭示了强烈的纳米粒子几何结构和入射波偏振的依赖性。对于脉冲激发，我们讨论了由二次谐波产生（DFG）引发的宽带 THz 发生现象。结果表明，THz 发射谱显示出由等离子体共振和纳米粒子对称性特有的特征。也考察了生成 THz 波的偏振，揭示了与纳米粒子几何结构相关的有趣图案。为深入理解，我们提出了一种简单解析理论，与数值实验结果高度吻合。推导了以入射脉冲参数和纳米粒子非线性响应张量为变量的远场 THz 强度表达式。本文所述结果为 C2v 对称性纳米粒子的线性和非线性光学特性提供了新的见解。
引用
@article{arxiv.2405.13626,
title = {Harnessing Complexity: Nonlinear Optical Phenomena in L-Shapes, Nanocrescents, and Split-Ring Resonators},
author = {Michael R. Clark and Syed A. Shah and Andrei Piryatinski and Maxim Sukharev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.13626},
year = {2024}
}