折射率的光学可调线性与非线性增强

通过调节材料的折射率来控制其光学性质，有望革新当前在高等损耗介质中调控光传播的先进技术。本文利用量子力学方法，在线性和非线性机制下展示了折射率增强（EIR）等离激元类比的光学主动调控。通过采用泵浦-探测方案，我们研究了通过改变泵浦源的振幅和相位来调控探测场折射率的方法。与 \cite{Panahpour2019} 所使用的经典方法不同，我们建立了一阶和二阶量子化公式，通过调制探测场的响应函数来分析折射率的非线性增强。该方法能够在由两个 L 形纳米椭球体支持的线性等离激元模式耦合下，实现对非线性模式的间接调控和对探测脉冲的相干控制。改变泵浦振幅不仅在两种机制下均显示出 EIR 的显著增强，而且有效抑制了光学损耗，并在系统共振频率处实现零色散。此外，调控泵浦相位会引起探测场频率的频谱偏移，这为 epsilon-near-zero (ENZ) 材料的主动调控开辟了新途径。我们的方法实现了非线性折射率的全光调控，这对于量子技术应用至关重要。它还提供了对等离激元纳米结构光学性质的相干控制，可应用于损耗补偿传播以及从零折射率到高折射率等离激元超材料的实现，以及光子开关。