双曲超材料与耦合表面等离激元极化激元：比较分析
光学
2016-09-09 v2
摘要
我们使用精确的解析 Kronig Penney (KP) 模型研究了亚波长金属/介电层状结构（亦称双曲超材料）的光学性质。我们证明，对于层介电常数和厚度的所有组合均存在双曲等频面，且自发辐射的最大 Purcell 增强 (PE) 是在标称双曲区域之外实现的。对 HMMs 与金属/介电波导中表面等离激元极化激元 导模的场分布、色散曲线和 Purcell 因子 (PF) 的详细比较表明，HMMs 无非是弱耦合的间隙或平板 SPPs 模式。宽带 PE 并非 HMMs 所特有，在单层薄金属层中即可轻易获得。此外，大波矢与 PE 总是伴随着高损耗、短传播距离和大阻抗；因此 HMMs 中的 PE 本质上是能量向金属中自由电子运动的直接耦合，或辐射寿命的猝灭。HMMs 中的 PE 与双曲性本身无关，而仅仅是金属或极性介电常数强烈色散的结果，正如我们的结论同样适用于自然界中存在的红外 HMMs。在增强辐射过程和场集中方面，HMMs 并不优于简单得多的等离激元结构。
引用
@article{arxiv.1609.00413,
title = {Hyperbolic Metamaterials and Coupled Surface Plasmon Polaritons: comparative analysis},
author = {Tengfei Li and Jacob B. Khurgin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.00413},
year = {2016}
}
备注
13 pages 15 figures