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基于有限元法的光子并矢格林函数重整化及其在自发辐射率和能级移动研究中的应用

赵运进 田锰 黄勇刚 王小云 杨红 米贤武

基于有限元法的光子并矢格林函数重整化及其在自发辐射率和能级移动研究中的应用

赵运进, 田锰, 黄勇刚, 王小云, 杨红, 米贤武
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  • 任意微纳结构中量子点的自发辐射率和能级移动均可用并矢格林函数表达.当源点和场点在同一位置时,格林函数的实部是发散的.为解决这一发散问题,可采用重整化格林函数方法.本文提出一种计算重整化格林函数和散射格林函数的方法.该方法利用有限元,计算点电偶极子的辐射场,将其在量子点体积内做平均得到重整化的并矢格林函数,减去均匀空间中解析的重整化格林函数,得到重整化的散射格林函数.在均匀空间情况下,本方法所得数值结果与解析解一致.将该方法应用到银纳米球系统,以解析的散射格林函数作为参考,结果表明该方法能准确处理散射格林函数的重整化问题.将该方法应用到表面等离激元纳米腔中,发现有极大的自发辐射增强和能级移动,且该结果不依赖于量子点的体积.这些研究在光与物质相互作用领域具有积极的意义.
      通信作者: 黄勇刚, huang122012@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11464014,11347215,11364020,11564013,11464013)、湖南省自然科学基金(批准号:2016JJ4073)和湖南省研究生科研创新项目(批准号:CX2017B718)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-06
  • 修回日期:  2018-07-19
  • 刊出日期:  2018-10-05

基于有限元法的光子并矢格林函数重整化及其在自发辐射率和能级移动研究中的应用

  • 1. 吉首大学物理与机电工程学院, 吉首 416000;
  • 2. 怀化学院电气与信息工程学院, 怀化 418000
  • 通信作者: 黄勇刚, huang122012@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11464014,11347215,11364020,11564013,11464013)、湖南省自然科学基金(批准号:2016JJ4073)和湖南省研究生科研创新项目(批准号:CX2017B718)资助的课题.

摘要: 任意微纳结构中量子点的自发辐射率和能级移动均可用并矢格林函数表达.当源点和场点在同一位置时,格林函数的实部是发散的.为解决这一发散问题,可采用重整化格林函数方法.本文提出一种计算重整化格林函数和散射格林函数的方法.该方法利用有限元,计算点电偶极子的辐射场,将其在量子点体积内做平均得到重整化的并矢格林函数,减去均匀空间中解析的重整化格林函数,得到重整化的散射格林函数.在均匀空间情况下,本方法所得数值结果与解析解一致.将该方法应用到银纳米球系统,以解析的散射格林函数作为参考,结果表明该方法能准确处理散射格林函数的重整化问题.将该方法应用到表面等离激元纳米腔中,发现有极大的自发辐射增强和能级移动,且该结果不依赖于量子点的体积.这些研究在光与物质相互作用领域具有积极的意义.

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