强连续波光照下单个金属纳米颗粒的热光非线性

在过去的几十年里，关于金属纳米颗粒非线性响应的广泛先前研究报道了非线性系数的巨大差异，从而揭示出 underlying physics 的高度混乱图景。这自然阻碍了针对实际器件的这些系统的理性设计。在此，我们基于纯热模型对连续波光照下金属球的非线性响应进行了系统研究。我们刻画了温升与整体热光非线性响应对颗粒尺寸与介电常数、光学与热学宿主特性以及这些特性的热导数的强烈依赖关系。这种对非本征参数的依赖解释了为何从特定系统中提取本征非线性系数是不恰当的。尽管揭示了复杂的多参数依赖，我们仍成功揭示了非线性响应相当简单的行为。特别地，我们表明非线性系数对光照强度的依赖模仿了温度本身对光照强度的依赖，即对于小尺寸纳米颗粒它增长，达到最大值，随后对于较大纳米颗粒单调下降。改进的建模使我们能够展示出比其他强非线性系统（例如 $\epsilon$-near-zero 系统）高约 1000 倍的整体非线性响应；它也与单个金属纳米颗粒散射的实验测量极为吻合，从而确认了热非线性机制的主导地位。我们的工作为一般条件下金属-介电系统非线性响应的整体评估奠定了基础。