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科学家实现考虑有限延迟下空间分离腔系统的光学准正则模式量化
作者:小柯机器人 发布时间:2024/10/25 14:15:00

近日,德国柏林工业大学的Marten Richter及其研究小组与加拿大皇后大学的Stephen Hughes等人合作并取得一项新进展。经过不懈努力,他们实现考虑有限延迟下空间分离腔系统的光学准正则模式量化。相关研究成果已于2024年10月23日在国际知名学术期刊《物理评论A》上发表。

针对腔间耦合中延迟效应显著的情况,本研究开发了一种多腔量化方案,该方案利用了嵌入在均匀背景介质中的光学腔的准正则模式(QNM)。该研究团队利用计算光学中可通过数值麦克斯韦方程求解器计算得到的物理量,扩展了先前的准正则模式(QNM)量化方案,并定义了一个定量指标,用于判断是对QNM腔进行单独量化还是对整个系统进行联合量化。

研究人员通过对两个耦合的一维介电板和一个由作为QNM腔的金属纳米棒组成的三维二聚体进行实例测试来验证这一指标。当腔体间隔足够大时,新方案允许使用为单个腔体定义的参数来有效处理多腔现象。该方案将哈密顿量表述为熟悉的系统-浴形式,将严格的QNM理论与广泛使用的唯象模型联系起来,这些模型描述了与共享光子浴耦合的开放腔,其参数直接来自麦克斯韦方程的计算。

附:英文原文

Title: Quantization of optical quasinormal modes for spatially separated cavity systems with finite retardation

Author: Robert Fuchs, Juanjuan Ren, Sebastian Franke, Stephen Hughes, Marten Richter

Issue&Volume: 2024/10/23

Abstract: A multicavity quantization scheme is developed using quasinormal modes (QNMs) of optical cavities embedded in a homogeneous background medium for cases where retardation is significant in the intercavity coupling. Using quantities that can be calculated in computational optics with numerical Maxwell solvers, we extend previous QNM quantization schemes and define a quantitative measure to determine if a separate quantization of QNM cavities is justified or if a joint quantization of the system is necessary. We test this measure for the examples of two coupled one-dimensional dielectric slabs and a three-dimensional dimer consisting of metal nanorods acting as QNM cavities. For sufficiently large separations, the new scheme allows for an efficient treatment of multicavity phenomena using parameters defined for the individual cavities. Formulating the Hamiltonian in a familiar system-bath form, the scheme connects the rigorous QNM theory and widespread phenomenological models of open cavities coupled to a shared photonic bath with parameters obtained directly from Maxwell calculations.

DOI: 10.1103/PhysRevA.110.043718

Source: https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.110.043718

期刊信息

Physical Review A:《物理评论A》,创刊于1970年。隶属于美国物理学会,最新IF:2.97
官方网址:https://journals.aps.org/pra/
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