相干驱动天线中的超辐射、超指向性与效率增强
光学
2019-09-16 v1 应用物理
摘要
天线，即将局域或波导模式转换为自由传播场及反之的元件，是横跨整个电磁波谱（包括微波与光波段）的无线技术的关键组件。尽管光学天线通常由单个源或许多非相干源馈电，近期研究展示了谐振纳米结构引发量子源自发辐射同步的能力，即 Dicke 超辐射效应。相干激发如何影响天线性能——其多极构成、指向性、效率与 Purcell 效应——仍鲜有探索。本文研究由两相干源激发的天线，并证明该方法可提升天线性能。为使讨论独立于频率范围，我们限定考量全介质天线，其在微波与光学领域均引起显著兴趣。我们探究发现，两偶极源对介质天线的相干激发可控制多极子，从而实现增强的超辐射与提升的指向性。有趣的是，其使得激发非辐射场构型、anapole 态并可按需开关成为可能。值得注意的是，该方法亦能在不改变天线几何的情况下减弱猝灭效应并提升辐射效率。我们设计了一种全介质亚波长相干驱动天线，可同时工作于超指向与超辐射 regime，总增强因子超过 2000。
引用
@article{arxiv.1909.06010,
title = {Superradiation, Superdirectivity and Efficiency Boosting in Coherently Driven Antennas},
author = {Jian Wen Choong and Alex Krasnok},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.06010},
year = {2019}
}