强耦合量子点-金属纳米粒子系统的自发辐射谱与量子光-物质相互作用

我们采用严格量子化电磁场的光子格林函数方法，研究耦合到有限尺寸金属纳米粒子的单光子发射体的量子光学性质。我们首先在不采用偶极近似的情况下，获得了半径为 7 nm 和 20 nm 的金属纳米粒子的显著 Purcell 因子和光子 Lamb 位移。然后，我们考虑一个量子点光子发射体，其位置足够靠近金属纳米粒子，使得强耦合区域成为可能。在考虑非偶极相互作用、猝灭以及从量子点到探测器的光子输运的情况下，我们证明即使在室温下，强耦合区域也应在远场自发辐射谱中可观测到。辐射谱显示，通常的真空 Rabi 双峰变为丰富的谱线三重态或四重态，其中四个峰中的两个发生反交叉，尽管存在显著的非辐射衰变，该结构依然存在。我们讨论了两种不同偶极极化方向下的发射光谱及猝灭效应。