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二维材料上TE和TM等离子体的色散关系中的非微扰非线性效应

DOI：10.1103/PhysRevB.98.195407 期刊：Physical Review B 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 我们解析地获得了位于两个克尔型介电介质之间、具有反演对称性的非线性二维（2D）导电材料中横电（TE）和横磁（TM）表面等离极化激元的色散关系。为此，我们在准静电、弱耗散范围内使用麦克斯韦方程组。研究表明，由于周围介电材料的非线性，表面等离激元的波长和传播距离会减小。相比之下，二维材料非线性的影响取决于三阶电导率实部和虚部的符号。值得注意的是，若简单地将线性色散关系中的介电常数替换为非线性对应值来获取色散关系，其结果并不准确。我们将该分析应用于掺杂石墨烯的情况，并对表面等离激元波长和传播距离作出预测。
作者： Vera Andreeva，Mitchell Luskin，Dionisios Margetis
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研究概述 实验方案

研究目的

研究二维材料与周围介电介质中非线性效应的联合作用对表面等离极化激元（SPs）色散的影响。

研究成果

该研究得出结论：由于周围电介质的非线性特性，表面等离激元的波长和传播距离会减小，而二维材料非线性的影响则取决于三阶电导率实部与虚部的符号。若在线性体系中简单地将电介质的介电常数替换为其非线性对应值来获取色散关系，这种做法并不准确。该分析应用于掺杂石墨烯，对表面等离激元的波长和传播距离作出了预测。

研究不足

该研究仅限于具有反演对称性的各向同性二维材料，且未涉及高次谐波与超连续谱的产生以及其他与频率转换相关的非线性现象。

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