曲面界面上表面等离子激元的亥姆霍兹方程:通过几何势调控协同性

沿弯曲金属-电介质界面传播的表面等离子体激元会经历平直表面所不具备的几何诱导修正。该工作针对弱曲率光滑界面上的横磁表面等离子体模式,推导出协变的二维有效波动方程。通过采用曲率适配边界条件对麦克斯韦方程组进行微扰展开,研究人员发现了一个含有两项几何势的海姆霍兹方程——这两项一阶外曲率势分别为:与外在曲率成正比的各向同性势,以及由第二基本形式无迹部分产生的各向异性算子。这种线性曲率势能区分凸界面与凹界面,与介质波导等对称约束系统中已知的二次势形成鲜明对比。研究证明该方程可准确重现球形和圆柱形界面的既定结果,并进一步预测当材料介电常数之比等于黄金分割比的平方时,各向异性贡献将消失。作为应用实例,该团队展示了曲率金属椭球表面量子发射体环通过等离子体激元相互作用时,会呈现符号相关的协同频移效应,以及超辐射与亚辐射衰变率的曲率驱动重分布现象。

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-03-29 13:59

量科快讯