作为麦斯威尔的孤子等离子体共振非线性的束缚态外文翻译资料

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作为麦斯威尔的孤子等离子体共振非线性的束缚态

instituto分子成像仪（i3m），politegrave;cnica纵横科技大学中，valegrave;ncia

路46022维拉的S / N，瓦伦西亚，西班牙

中心光子学和光子材料，物理系，巴斯大学 7ay BA2，巴斯，英国

新莱昂自治大学，物理数学科学系，大学路S / N，CD。大学生，墨西哥新莱昂66450

纵横科技集团，跨学科建模，瓦伦西亚大学，

moliner 50，burjassot博士，瓦伦西亚 46100，西班牙

摘要：我们证明了soliplasmons（孤子–等离子态）出现自然的本征模的非线性金属/克尔界面的麦斯威尔方程。保守的稳定性分析是通过有限的手段时变非线性麦斯威尔方程组的有限元数值模拟。动态特征是与非线性振子模型的一致性。

纳米电浆光孤子吸引了最近几年备受关注。最近的研究单金属和双金属电浆孤子报告介质接口[1,2]，增益和损耗系统波导阵列[ 5 - 7 ]和纳米粒子链[ 8 ]。强大的表面等离子体激元（SPP）领域的界面增强非线性效应[ 9 ]。最近，它已经表明，SPPs夫妇空间孤子[ 10 ]因为两者都有波数大于光锥（见例如，[ 11 - 13 ] ]和它们的色散关系相交[参见图1（b）]。采用对称耦合振子模型启发式推理，其动力学性质充分分析[ 14 ]。虽然表面孤子是较早研究（见，如，[15,16]），他们由一个组成部分，而soliplasmons认为这里包括两个：一个在金属界面和其他在克尔介质中远未达到峰值。在这封信中，我们第一次证明soliplasmons提出[ 10 ]中的存在麦斯威尔方程。我们计算的数值soliplasmons作为金属/克尔接口[图1非线性麦斯威尔程的本征态（一），显示他们根据相对孤子分类-等离子体相delta;0，pi;。有限元建用于集成时间无关的非线性二维麦斯威尔方程分析soliplasmon稳定性。的非自伴性麦斯威尔算子（向量性质系统导致非对称振子模型SPP与孤子之间的耦合。该模型没有未知参数（相对于[ 10 ] ]和因此预测现实的物理性质平稳解及其稳定性。夹杂欧姆损失观察到产生一个平凡的动态。我们分析了全矢量非线性方程单色波（CW）Eomega;频率omega;CK。

在和我们的

几何假设被照亮从克尔介质[参见图1（a）]，沿Y的衍射被忽略。方程（1）可以通过使用变为一soliplasmon动力学方程[ 10 ]的方法

其中CP，CS是复振幅，是对传播常数beta;P接口tm-spp，这是方程的稳态解（1），因孤子项Eq.（2）

位于从接口的一个距离，这样与SPP的重叠是小的（弱耦合），和这是一个解决方案的固定标量（LV =0）和ouml;傍轴非线性Schr dinger方程。

图一（颜色在线）（a）金属/克尔结构与线性介电常数和非线性克尔

指数n2。（b）在有损耗金属（黑色）中的分散和具有两个不同振幅的空间孤子（灰度）

圆圈包围匹配点，和虚线标记的光锥。和，在中。请注意，C（Z）非线性出现在Eq（2），防止从作为一个线性叠加的soliplasmon两种模式。考虑到A是恒定的孤子是x偏振，即Uasymp;X在平行轴的版本中替代（2）Eq（1），

，导致soliplasmon方程[ 17 ]

在中，Eq耦合的起源是非正交关系，，它不是一般对称，在中和中，此功能未被以前捕获启发式模型[10,14]。有趣的是，Q，Qmacr;是接口处的孤子尾值成正比[ 10 ]，揭示了强孤子驱动弱的SPP（N S≫N P）的速度在Q.

公式（3）确定固定soliplasmons从特征值和特征向量，mu;delta;，

在和中请注意Eq,mu;gt;mu;P和mu;pi;lt; mu;p

在等离子体中的等离激元项 gt;0 (lt;0) for delta;=0(pi;),delta;是相对孤立–等离子体相。这

最小值,对一个在soliplasmon范数最大，具有无穷的力量mu;delta;mu;P是非物质的解决方案。我们验证了这通过绘制引导功率的功能.P(mu;; omega;; a)=的数值计算soliplasmons图2在固定的（omega;，a）

两个不同的分支，mu;0 gt;mu;P（右）和mu;pi;（左）与EQ一致,远处的渐近线，两支凝聚成单调递增的曲线mu;sim;孤子PSmu;1 = 2，但接近他打开一个缺口，这是成比例的。soliplasmons是通过Eq计算的。在银/玻璃界面上，通过一个迭代傅立叶方法，修正了，Soliplasmonsdelta;=0，pi;自然而然的出现（参见图2的插图）。soliplasmons的稳定性是由传播解决方案与输入噪声检测（20%幅）无损失（ϵMisin;重新）。把光束聚焦克尔的物质很可能激发soliplasmons一强孤子分量，所以我们的重点在下面的案例。其中孤子是动力学准稳态，在这种情况下，可以定性预测的动态重写的Eq。

这里介绍的扰动诱导增加ϕSP [见图。4（b）及5（b）条。振幅方程（6）预测，在这种情况下jcpj将增加（减少）如图ϕSP＞0（＜0）。这些功能是明确的，在我们的动态模拟，整合Eq（1）没有近似，并允许我们评估CP，CS为高等离激元和孤子分量的振幅。图3显示一个delta;=pi;解的传播。除从无衍射，输入噪声引入传播离soliplasmon波动

图3。（颜色在线）（一）前的pi;- soliplasmon与Nef1.464沿传播。左上角放大前的地区

它放在哪里。坡印廷矢量的范数的轮廓线显示功率流，其大小由箭头，黑色的被放大。正确的插图示出的线性政权中观察到的衍射前12mu;M（b）阶段，ϕSP的振幅，（CS；P），相到（a）。初始跳转（c）是由于输入噪声。

图4。（颜色在线）0-soliplasmon传播

N=1.472。（a）EX （b）孤子-等离子体相对相位（c）孤子和等离激元振幅。

图5。颜色在线）初始条件下的传播

欧姆损耗的影响如图5所示

图4相同的初始条件。第一sim;20mu;M目前类似的动力学在这两种情况下。然而，尽作为ϕSPpi;，孤子停泵SPP和jc急剧下降[比较图4（c）。曝光金属反射弯曲孤子轨道和将它的属。因此，损失可能引起的孤子的位置，明显的漂移，和现实的动力学模型也把它看作变参数。这个问题是当前的主题工作。总之，我们报告了取得的进展的静动力特性分析孤子–等离子态，soliplasmons，通过麦斯威尔方程的数值模拟。振荡器模型介绍定性预测这些波相关的物理。A. F.和C. M.的工作得到部分支持通过Ministerio de产生E innovacioacute;N（micinn）

tec2010-15327项目。

参考文献和注释

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17.关于这个推导的细节将在别处报道

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