基于可调双共振型纳米颗粒-纳米狭缝天线的频率上转换

双频率型等离子体纳米天线（dual-band plasmonic nanoantennas）表现出两个在波长上相距较远的用户定义共振，是研究和优化等离子体增强光现象（包括光致发光、拉曼散射以及各种非线性效应如谐波产生、频率和差频产生、参数下转换等）的基本构件。最近提出的纳米颗粒-纳米狭缝（NPoS）或纳米颗粒-纳米沟槽（NPiG）双频率天线在中红外和可见波长处具有可独立调谐的共振。它已被用于以估计的 $10^{13}$ 倍增强相应的和/差频产生过程。然而，针对此类结构及其本征模态的理论理解仍不充分，限制了进一步的优化和更广泛的应用。本文探索了 NPoS 结构支持的多样化类纳米腔准规范模（quasi-normal modes, QNMs），检查了其近场（即巨大的光子态密度）和远场（即空间辐射图样）特征对频率上转换的贡献。我们确定了在保持近场良好模态重叠的前提下，独立调节可见和中红外共振的方法，这对于高效的非线性过程至关重要。此外，通过模态分析，我们揭示了一种实验上尚未发现的基本共振，其场增强更强，且与中红外场的模态重叠显著改善，这在原有结果的基础上可理论上提高 5 倍的中红外上转换效率。该工作有助于合理化和优化跨越宽波段的非线性效应增强，基于一种灵活且实验上有吸引力的纳米等离子体平台。