稀土原子团簇近场光学成像的量子理论
介观与纳米尺度物理
2020-04-28 v2 光学
摘要
使用局域活性探针的扫描近场光学成像(SNOM)通常给出光子局域态密度的电学部分图像。然而,某些原子团簇可通过同时揭示光学波段中的磁局域态密度(m-LDOS)和电局域态密度(e-LDOS)来提供更多信息。例如,掺有铕或铽等稀土元素的纳米颗粒同时提供电偶极(ED)和磁偶极(MD)跃迁。在这篇理论文章中,我们通过求解光学 Bloch 方程与 Maxwell 方程,建立了与光子纳米结构耦合的活性系统(稀土离子)的量子描述。这使我们能够获得被入射光激发的所有原子的发射能级布居,这些原子简并在近场光学显微镜针尖末端。我们表明,在扫描构型中描述由 ED 和 MD 跃迁产生的收集光强是可能的。通过对不同实验感兴趣的系统进行模拟,我们证明我们的形式体系对于解释包含各种外部参数(激光强度、偏振和波长、SNOM 探针尺寸、样品性质……)的实验构型具有重要价值。
引用
@article{arxiv.1912.06023,
title = {Quantum Theory of Near-field Optical Imaging with Rare-earth Atomic Clusters},
author = {Clément Majorel and Christian Girard and Aurélien Cuche and Arnaud Arbouet and Peter R. Wiecha},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.06023},
year = {2020}
}
备注
10 pages, 8 figures