平板金属附近激发态分子的弛豫Silver mirrorn,152100tt.t(Dipole)n9/01da300400500600(Eut"complex)入(nm)几点说明:同等距离下,偶极子在垂直于界面时的弛豫系数大于平行的情况。离界面越近,弛豫越大,即分子激发态寿命越短。弛豫系数随波长有明显变化关系,通常认为和表面等离激元有关。11Comments ontheclassicaltheory ofenergytransferR.R.Chanceetal,thejournalofcheimicalphysics,62,2245(1975)
11 Comments on the classical theory of energy transfer, R.R.Chance et al, the journal of cheimical physics, 62,2245 (1975). 平板金属附近激发态分子的弛豫 几点说明:同等距离下,偶极子在垂直于界面时的弛豫系数 大于平行的情况。离界面越近,弛豫越大,即分子激发态寿 命越短。弛豫系数随波长有明显变化关系,通常认为和表面 等离激元有关
金属薄膜附近激发态分子的弛豫tt1.0at(Dipole)nn,:1.52n2=006+i4.1l16-10.511n3Z=-SaFCKThoaffontnfthathiolnaaonfthaetlmirnnthe说明:上图给出了偶极子寿命随金属膜厚变化的曲线。实线代表平板金属的结果。金属膜厚度对激发态寿命影响很大,在膜很薄时,激发态寿命更短。12Comments ontheclassicaltheory of energytransfer,R.R.Chanceetal,thejournalofcheimicalphysics,62,2245(1975)
12 Comments on the classical theory of energy transfer, R.R.Chance et al, the journal of cheimical physics, 62,2245 (1975). 金属薄膜附近激发态分子的弛豫 说明:上图给出了偶极子寿命随金属膜厚变化的曲线。实线代表 平板金属的结果。金属膜厚度对激发态寿命影响很大,在膜很薄 时,激发态寿命更短
金属小球附近激发态分子的弛豫105(aEEEEO1040.(b2103O.010EE1.0川1ol2.53.03.510.8E(eV)1EON参数:波长612nm,半径10nm银小球,左.O图距离小球10nm,上图距离小球分别是0.22nm,5nm,10nm.d=.15相当于60nm远。虚0.0线是平板情形。a结论:离小球越近,分子的寿命越短。垂直情况下,距离很近时,相对于平板金属来说,寿命变化更快;平行情况下,距离远时,13平板金属影响更大。DecayofanexcitedmoleculenearasmallmetalsphereR.Ruppin,J.Chem.Phys.76,1681(1982)
13 Decay of an excited molecule near a small metal sphere,R. Ruppin, J. Chem.Phys. 76,1681 (1982) 金属小球附近激发态分子的弛豫 参数:波长612nm,半径10nm银小球,左 图距离小球10nm,上图距离小球分别是 2nm,5nm,10nm. d=.15相当于60nm远。虚 线是平板情形。 结论:离小球越近,分子的寿命越短。垂直情况下,距离很近时, 相对于平板金属来说,寿命变化更快;平行情况下,距离远时, 平板金属影响更大
dipole纳米光纤附近激发态原子的弛豫虚线:准静态近似结果左下图:P方向偏振的偶极子,Z方向同右下图:方向偏振的偶极子,偶极子在表面12.5Total Decay RateTotal Decay RaRadiativeDecay Rate10Asymptote of1.5Total Decay Rateseua)(u)Asymptote ofRadiativeDecayRateDecayRateintoRadiative Decay Rateguided modes0.5Decay Rate intoguided modes000.10.30.220.50.60.70.830.700.50.10.20.30.60.8ka发现:当光纤半径较小时,辐射弛豫为主,与准静态近似结果相符。半径略小于波长时,波导模式的弛豫贡献很大,p和Z方向偏振的偶极子弛豫增大更显著,可以有效激发波导模式;而?方向偏振的偶极子与波导模式的耦合效率很小。14Spontaneous emissionrateofan excitedatomplaced nearananofiberV.V.Klimovetal,PRA,69,013802(2004)
14 Spontaneous emission rate of an excited atom placed near a nanofiber V. V. Klimov et al, PRA, 69,013802 (2004)。 纳米光纤附近激发态原子的弛豫 发现:当光纤半径较小时,辐射弛豫为主,与准静态近似结果相符。半 径略小于波长时,波导模式的弛豫贡献很大,ρ和z方向偏振的偶极子弛 豫增大更显著,可以有效激发波导模式;而φ方向偏振的偶极子与波导 模式的耦合效率很小。 虚线:准静态近似结果 左下图: ρ方向偏振的偶极子,z方向同 右下图: φ方向偏振的偶极子,偶极子在表面
纳米金属线附近激发态原子的弛豫10RPlasmonic-日-dyadicGreen'sfunction日achannelquasistaticapproximation口DaNonradiative日R=50nm日Dchannel口口DDB日日10°日20406080100Distancetotheedqeofthenanowire:(nm)eare*-sidelength:40nmBsidelength:100nm0.80.6白日30日0.4中中RadiationQchannel0.2204080060100Distancetothesurfaceofthesquaremetalcore:(nm)发现:偶极子越接近纳米线,SP弛豫越大,而SP耦合效率在距离非常小时有下降。纳米线半径减小,SP弛豫增大。选取合适的边长和距离,方形sp波导的耦合效率也可以达到80%。15Finite-elementmodeling of spontaneous emission ofa quantum emitterat nanoscaleproximitytoplasmonicwaveguides,YuntianChenetal,PHYSICALREVIEWB81,125431(2010)
15 Finite-element modeling of spontaneous emission of a quantum emitter at nanoscale proximity to plasmonic waveguides, Yuntian Chen et al, PHYSICAL REVIEW B 81, 125431( 2010). 纳米金属线附近激发态原子的弛豫 发现:偶极子越接近纳米线,SP弛豫越大,而SP耦合效率在距离非常 小时有下降。纳米线半径减小,SP弛豫增大。选取合适的边长和距离, 方形sp波导的耦合效率也可以达到80%