表面等离激元模式辐射衰减率与频移的量子理论
光学
2020-10-21 v3 量子物理
摘要
在本文中，我们在时域内研究任意形状金属纳米颗粒中局域表面等离激元与光子的相互作用，采用Hopfield方法对等离激元模式进行量子化，其中电子振荡由与电磁辐射线性耦合的谐振物质场表示。等离激元-光子耦合产生了修饰后的等离激元模式。我们发现，对于尺寸直至等离子体波长的颗粒，辐射不会在不同准静电等离激元模式间诱导显著耦合，但会引起模式的频移和随时间呈指数衰减。通过求解控制等离激元产生和湮灭算符期望值的方程，我们获得了衰减率和等离激元模式频移的一种新的闭式全波表达式。它是非微扰的，且仅依赖于准静电等离激元模式的表面电荷分布。我们针对半径与等离子体波长相当的纳米球，对照Mie理论验证了该表达式。最后，我们研究了非规范形状孤立及相互作用纳米颗粒中，当尺寸增大至等离子体波长时等离激元模式的衰减率和频移。
引用
@article{arxiv.2001.11926,
title = {Quantum Theory of Radiative Decay Rate and Frequency Shift of Surface Plasmon Modes},
author = {Carlo Forestiere and Giovanni Miano and Mariano Pascale and Roberto Tricarico},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.11926},
year = {2020}
}