自由空间中含有限尺寸有损介电物体的量子电磁系统建模数值框架

修正的朗之万噪声形式体系已被提出，用于正确刻画自由空间中有限尺寸有损介电物体存在时的量子电磁场。对原始形式体系（也称为仅适用于块体非均匀有损介电介质的格林函数方法）的主要修正，是加入与辐射损耗相对应的涨落源。因此，所得的电场算符现在由（i）边界辅助场和（ii）介质辅助场平等地决定，它们分别是由辐射损耗和介质损耗引起的涨落源。然而，由于冗长的数学推导和复杂概念，修正的朗之万噪声形式体系的有效性尚未得到明确检验。本工作中，我们利用计算电磁方法（CEM）提出并发展了一种针对修正朗之万噪声形式体系的新型数值框架。具体而言，我们利用有限元方法数值求解平面波散射和点源辐射问题，其解分别为边界辅助场和介质辅助场。基于所发展的数值框架，我们计算了位于有损介电板内或外的二能级原子的珀塞尔因子。首次从数值上证明，可以恢复自发辐射率的常规表达式，即格林函数的虚部。所提出的数值框架对于估计实际等离激元结构或超表面附近多能级原子的动力学特别有用。