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外力驱动下耦合弹簧振子的法诺共振

2021-12-29郑子睿卢思伟廖晨昊葛昱骅黄昊翀

大学物理 2021年1期
关键词:振动

郑子睿,卢思伟,廖晨昊,杨 坤,葛昱骅,高 华,黄昊翀

(1. 中国地质大学(北京) 信息工程学院,北京 100083;2.中国地质大学(北京) 数理学院,北京 100083)

法诺共振的概念起源于量子物理领域,最早是由意大利物理学家Fano在1961年提出,他早期在研究惰性气体的吸收时,首次发现了非对称的吸收谱,经过数年的努力终于在1961年利用物理系统中分离态能级与连续态能带之间的量子干涉成功进行了解释,并提出了法诺共振的概念[1].法诺共振在许多物理系统中都普遍存在,其物理本质是两个共振模式之间的相干耦合[2],一般而言,一个共振模式谱线较宽,称为亮模,一个共振模式谱线较窄,称为暗模.当两个共振模式之间的位相差接近于π时,二者发生相消干涉产生一个明显的干涉谷以及与谷相连的一个干涉峰,从而形成一个不对称的共振线型,即法诺共振.法诺共振现象在各种研究领域中不断被发现,比如早期的有光栅的导模共振[3],微纳光学中波导与微腔的耦合[4],光子晶体微腔共振[5],多纳米颗粒组合[56],金属颗粒二聚体[7],电磁诱导透明[8]等.近几年,法诺共振逐渐被科研工作者所熟悉,各种各样的法诺共振结构被成功设计出来并应用到传感[9]、滤波[10]、光电调制[11]等各个方面,直到现在法诺共振仍是人们研究的热点.

但是,法诺共振如此重要的物理现象在大学物理课程以及教学体系中尚未有体现,即使是作为物理专业的学生,授课教材也几乎没有涉及到法诺共振.很多同学对法诺共振这一现象并不熟悉,比如它的微观图像是什么,激发法诺共振的要素是什么,共振时它的振幅和位相分布各有什么特点?……

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