Sweeping Plasma Frequency of Terahertz Surface Plasmon Polaritons with Graphene
等离子体频率是表面等离子体激元（SPP）波的低损耗传播和倏逝衰减的光谱边界，其对应于高截止现象并且通常用于识别SPP。在太赫兹（THz）频率下，具有周期性金属凹槽的金属线可以模仿传统的光学SPP，这被称为设计者SPP。理论上，太赫兹表面等离子体产生的等离子体频率随着槽深的增加而降低。在这里，通过用石墨烯片代替金属凹槽，首次展示了动态扫描SPP等离子体频率。该金属-石墨烯混合结构包括具有周期性石墨烯凹槽的金属线、用于选通石墨烯的薄层离子凝胶和用于均匀栅场的金属尖端。随着化学势的变化，石墨烯的平均电导率被调制，使得石墨烯凹槽的有效深度改变，从而扫描THz SPP的等离子体频率。模拟和实验数据表明，在-0.5至0.5 V的低偏压下，等离子体频率从195至180 GHz发生红移。该结构揭示了一种新的方法来控制太赫兹范围内SPP传播的开/关状态。
2021-11-15 physics.optics
Experimental observation of plasmons in a graphene monolayer resting on a two-dimensional subwavelength silicon grating
我们通过实验证明了位于二维亚波长硅光栅上的连续石墨烯单层中的石墨烯-等离子体极化子激发。以自组装纳米球阵列为模板，采用纳米球光刻技术制作了亚波长硅光栅。测量的透射光谱说明了石墨烯等离子体激元的激发，这是进一步支持的数值模拟和等离子体能带图的理论预测。我们的光栅辅助耦合到石墨烯等离子体激元形成了一个重要的平台，石墨烯为基础的光电子应用。
2013-03-22 physics.optics
Simultaneous observation of bright and dark polariton states in subwavelength gratings made from quasi-bulk WS$_2$
本研究利用体相WS$_2$亚波长光栅同时实现明暗极化激元态观测，通过激子与光子模式强耦合形成极化激元-BICs，并可通过调节薄膜厚度和光栅周期调控色散。
2024-12-16 physics.optics
Rainbow-trapping by adiabatic tuning of intragroove plasmon coupling
结果表明，将纳米槽的宽度作为一个可调参数，可以实现亚波长光栅的光捕获。特别地，在凹槽宽度低于150 nm的光栅中，凹槽的周边壁之间的等离子体激元耦合变得占主导地位，并且因此将凹槽宽度变成确定光捕获的主要几何参数。利用这个参数，我们研究了可调谐光学功能的前景。通过将每个纳米凹槽视为等离子体波导谐振器，导出了解析公式。由此产生的腔体有效模指数的变化进行检查，这些结果与数值模拟结果非常吻合。结果表明，可调纳米槽谐振器在这里提出准确地定义波导，慢光，和光捕获制度。
2014-07-12 physics.optics
Deep-Subwavelength Plasmon Polariton Atomic Cavity Detector for Frequency- and Polarization-Sensitive Terahertz Detection and Imaging
State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies（光电信息材料与技术国家重点实验室）；Guangdong Province Key Laboratory of Display Material and Technology（广东省显示材料与技术重点实验室）；School of Electronics and Information Technology（电子与信息学院）；Sun Yat-sen University（中山大学）
石墨烯等离子极化子原子腔探测器实现深亚波长尺度下的高频偏振敏感太赫兹检测与成像
2026-01-05 physics.optics
Graphene Plasmons in Triangular Wedges and Grooves
在衍射极限以下有效地引导电磁辐射的能力在全光等离子体电路的前景中是至关重要的。在这里，我们提出了一种替代解决方案，传统的金属基等离子体，利用深亚波长的限制和可调谐性的石墨烯等离子体沿石墨烯覆盖的介电楔或槽的顶点引导。特别是，我们提出了一个准解析模型来描述在这样的系统中的等离子体激元本征模，包括其光谱和相应的感应电势和电场分布的完整的确定。我们已经发现，楔形/凹槽石墨烯等离子体激元的色散遵循与它们的平坦石墨烯等离子体激元对应物相同的函数依赖性，但是现在通过（纯粹）几何因子缩放，其中包含关于系统几何形状的所有信息。我们相信，我们的研究结果为基于最近发现的二维材料开发新型定制光子器件，用于亚波长波导和光的局部化铺平了道路。
2016-11-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analysis of surface waves generated on subwavelength-structured silver films
使用透射电子显微镜（TEM）分析subwavlength结构的银膜和有限差分时域（FDTD）的光学响应的平面波激发的数值模拟的物理化学表面特性，我们报告的起源和性质的持久性表面波产生的一个单一的狭缝槽图案和最近测量的远场光学干涉。表面分析表明，银膜是免费的可检测的氧化物或硫化物污染物，和数值模拟显示与以前报道的结果非常好的协议。
2006-08-21 physics.optics
Removal of surface plasmon polariton eigenmodes degeneracy
研究了金属膜倾角对光学厚金属膜中亚波长空穴透射的影响。发现传输效率可以高度依赖于倾斜角。当入射光子不沿表面等离子体激元的本征模方向偏振时，亚波长周期孔阵列倾斜时会出现双折射现象。线偏振态可以变为椭圆偏振态，并且可以在两个本征模之间添加相位。相位随倾斜角而变化。提出了一个基于表面等离子体激元本征模简并的模型来解释这些实验结果。
2008-06-04 physics.optics
Near-Field Radiative Heat Transfer Between Metasurfaces: A Full-Wave Study Based on 2D Grooved Metal Plates
超材料具有人工体电磁态和表面电磁态。表面波的色散特性使得人们可以在两个相邻物体之间实现可控的超普朗克辐射传热（RHT）过程。我们通过全波散射方法数值演示了两个二维凹槽金属板之间增强的RHT。这种增强效应来源于横向磁欺骗表面等离子体激元和一系列横向电键合和反键合波导模式。RHT频谱是频率选择性的，并且是高度几何可剪裁的。我们的模拟还揭示了组成材料中的热激发非共振表面波可以在两个板之间的极小间隔处对RHT发挥主导作用，使得超材料模式对于能量传递过程无关紧要。
2016-07-19 physics.optics
Coupling of a surface plasmon with localized subwavelength microcavity modes
对周期性金属-介质-金属结构的中红外光子模式进行了理论和实验研究。我们已经观察到了一个anticrossing行为之间的腔模式本地化的双金属区域和表面等离子体激元，签名的两种模式之间的杂交。
2012-12-20 physics.optics
Optical binding via surface plasmon polariton interference
光学结合允许由于形成自洽的光学捕获势而产生机械稳定的纳米颗粒配置。虽然经典的衍射极限阻止实现深亚波长的安排，辅助纳米结构，使定制光学力通过额外的相互作用通道。在这里，一个二聚体配置旁边的金属表面进行了详细的分析和表面等离子体极化激元波的贡献被发现支配的相互作用动力学。结果表明，相互作用的通道，介导的共振表面波，能够实现亚波长稳定的二聚体。此外，表面模式的矢量结构允许两个偶极纳米颗粒之间沿着其偶极矩方向结合，这与真空结合相反，真空结合在垂直于偶极矩极化方向的方向上形成稳定的配置。此外，由于表面等离子体激元相互作用通道的存在，光学束缚刚度提高了一个数量级。这些现象为开发新的灵活的光学操纵器铺平了道路，允许在亚波长尺度上控制纳米粒子轨迹，并为光致各向异性打开了一个机会的空间，即沿着场偏振以及垂直于场偏振的不同周期，粒子在等离子体基片上的组织。
2017-08-18 physics.optics
Anderson Localization at the Subwavelength Scale and Loss Compensation for Surface-Plasmon Polaritons in Disordered Arrays of Metallic Nanowires
使用耦合金属纳米线的随机阵列作为无序等离子体激元系统的一个通用的例子，我们证明了结构无序诱导光在这些纳米结构中的深亚波长尺度的本地化。从头算分析是基于求解完整的三维麦克斯韦方程组。我们发现，耦合等离子体纳米线的半径的随机变化足以诱导表面等离子体激元（SPPs）的安德森局域化（AL），这些捕获模式的大小显着小于波长。值得注意的是，补偿系统的等离子体组件中的损耗所需的光学增益系数远小于金属的损耗系数，这显然有利于在等离子体纳米结构中实现AL。安德森局域的SPP的激发和传播的动力学也解决了。
2014-05-09 nlin.PS physics.optics
Terahertz surface plasmon polariton propagation and focusing on periodically corrugated metal wires
在这封信中，我们展示了如何沿一个完美的导电线传播的表面等离子体激元（SPPs）的色散关系，可以定制波纹的径向凹槽的周期性阵列的表面。以这种方式，可以在电磁波谱的太赫兹区域中维持高度局部化的SPP。重要的是，这些欺骗SPP的传播特性可以通过表面几何形状来控制，从而为重要的应用开辟了道路，例如圆柱形导线上的能量集中和使用圆锥形结构的超聚焦。
2006-10-02 physics.optics
Adiabatic Mode Transformation in Width-graded Nano-gratings: Enabling Multiwavelength Light Localization
我们描绘了四个主要的表面等离子体极化激元耦合和相互作用机制在亚波长光栅，并展示了它们的重要作用，在塑造等离子体光栅的光学响应。在宽度渐变的金属-绝缘体-金属纳米光栅的框架内，只要满足绝热模式转换的条件，模式限制和波导作用就能实现多波长光的局域化。通过细调沟槽宽度（w）、沟槽深度（L）和沟槽到沟槽间隔（d）进一步增强场。通过并列的谐振模式的宽度梯度和非梯度光栅和定义绝热条件，我们证明了临界的W和D在实现绝热模式转换的凹槽。我们观察到，当光栅的谐振波长对应于一个单一的凹槽的属性时，凹槽是电耦合。我们表明，L起着重要的作用，在定义本地化波长的跨度。结果表明，在一定的L值范围内，当w <30 nm和300 nm < d <900 nm时，可以产生强度增强超过3个数量级的多波长共振模。这项研究提出了一种新的范例深亚波长绝热耦合宽度渐变光栅-说明其设计的多功能性，因此其可行性的应用范围从表面增强拉曼光谱多光谱成像。
2020-04-13 physics.class-ph physics.optics
Tailoring dispersion of room temperature exciton-polaritons with perovskite-based subwavelength metasurfaces
激子-极化激元是由绝缘体或半导体中的激子和光子之间的强耦合机制产生的基元激发，代表了研究光的量子流体和实现有前景的全光学器件的有希望的平台。在用于室温极化激子器件的不同材料中，二维（2D）层状钙钛矿最近因其在室温下突出的激子特性而成为有希望的候选材料之一。在这里，我们报告的激子极化激元在室温下的共振超颖表面从亚波长的2D晶格的钙钛矿柱的实验演示。这些超颖表面通过旋涂获得，然后在预图案化的玻璃骨架中结晶钙钛矿溶液。强耦合制度揭示的角度分辨反射率和光致发光测量，显示anticrossing光子模式和激子共振与拉比分裂在200毫电子伏的范围内。此外，我们表明，极化激子色散可以通过定制的光子布洛赫模式耦合到钙钛矿激子。线性，抛物线，和多谷极化激元色散实验证明。我们所有的结果都完美地再现了基于严格的耦合波分析和辐射-物质相互作用的量子理论的基础上的基本模型的数值模拟。我们的研究结果提出了一种新的方法来研究激子极化激元，并铺平了道路，在室温下运行的大规模和低成本的集成极化激元器件。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Strongly Nonlinear Slow Light Polaritons in Subwavelength Modulated Waveguides
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Center for Quantum-Enabled Computing, Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心量子使能计算中心）；Institute of Physics, Lodz University of Technology（罗兹理工大学物理研究所）
研究通过设计低群速和群速色散的介质超晶格结构，实现强光物质相互作用下的慢光，显著增强非线性效应，推动少光子量子领域发展。
2026-03-31 physics.optics quant-ph
An Efficient Large-Area Grating Coupler for Surface Plasmon Polaritons
我们报道了一种在金属薄膜中的浅矩形槽周期光栅的设计、制作和表征，其目标是最大化可见光或近红外线的扩展平面波（PW）到平坦金属表面上的单个表面等离子体激元（SPP）模式的耦合效率。在780 nm的波长下，PW-SPP功率转换因子> 45%，这超过了迄今为止报道的任何波长下SPP光栅耦合器的实验性能一个数量级。通过将沿光栅表面的耗散SPP损耗与局部耦合强度相匹配来最大化转换效率。通过使用聚焦离子束定制沟槽深度和宽度，实验实现了这种临界耦合条件。
2011-11-03 physics.ins-det physics.optics
Surface wave generation and propagation on metallic subwavelength structures measured by far-field interferometry
被亚波长狭缝或孔阵列穿孔的金属薄膜或膜的透射光谱已被广泛地解释为表面等离子体激元（SPPs）的共振吸收。也有人提出了涉及在表面上衍射的倏逝波的替代解释。这两种方法导致一些表面波性质的不同预测。使用远场干涉测量，我们已经进行了一系列的测量基本一维（1-D）亚波长结构的目的是测试表面波的关键属性，并将它们与这两个观点的预测进行比较。
2006-02-17 physics.optics
Photonic band-gap engineering for volume plasmon polaritons in multiscale multilayer hyperbolic metamaterials
本文从理论上研究了大波矢波（体等离子体激元）在具有两层结构的多层双曲型超材料中的传播。我们表明，当一个亚波长的金属-电介质多层（“子结构”）的参数调制（“超结构”）在一个更大的波长尺度上，所产生的多尺度双曲型超材料中的体等离子体激元的传播受到光子带隙现象。通过改变超结构的几何形状，可以对这种等离子体激元进行很大程度的控制。当这种几何形状是周期性的时，由于布拉格反射而在体等离子体带内形成阻带。当在另外的周期性超结构中引入腔层时，法布里-珀罗性质的共振峰存在于阻带内。更复杂的上部结构的几何形状也被认为是。例如，分形Cantor类多尺度超材料被发现在体积等离子体带中表现出特征性的自相似光谱特征。多尺度双曲型超材料被证明是一个有前途的平台，大波矢体等离子体波，无论是被认为是作为一种新的信息载体或远场亚波长成像。
2014-04-17 physics.optics
Collective near-field coupling in infrared-phononic metasurfaces for nano-light canalization
极化激元，光子和偶极物质激发的耦合激发，可以沿着具有双曲线或椭圆色散的各向异性超颖表面传播。在从双曲色散到椭圆色散的转变（对应于拓扑转变），发现了各种有趣的现象，如光子态密度的增强、极化激元沟道化和超透镜化。在这里，我们从理论和实验上研究的拓扑结构的转变和极化激元耦合的深亚波长元件在单轴红外声子超表面，六方氮化硼（hBN）纳米带光栅。通过高光谱红外纳米成像，我们观察到，第一次，在中间的hBN Reststrahlen带的合成横向光学声子共振（即，强集体近场耦合的纳米带），产生从双曲线到椭圆色散的拓扑过渡。我们进一步可视化和表征的空间演化的深亚波长渠化模式附近的过渡频率，这是一个准直极化激元，是hyperlensing和无衍射传播的基础。我们的研究结果提供了基本的见解极化激元近场耦合在超颖表面的作用，创造拓扑转变和极化激元渠化。
2020-06-02 physics.optics
Interference of surface plasmon polaritons from a "point" source
观察到了点源在金属表面产生的表面等离子体激元（SPPs）的干涉图样。这些干涉图样来自于前向表面等离子体，以及来自于障碍物（如直尺、拐角、环槽等）的反射干涉图样。创新性地利用近场激发法在Au/空气界面任意位置产生了直径为100 nm的“点”表面等离子体源。这样的“点”源提供足够好的相干性以产生明显的干涉现象。所得到的相长和相消干涉图样与数值计算结果吻合较好。这种“点”SPP源由于其高相干性、确定的位置和对初始光源的最小要求，可能在等离子体激元的研究中是有用的。
2010-12-30 physics.optics
Second-Harmonic Generation of Spoof Surface Plasmon Polaritons Using Nonlinear Plasmonic Metamaterials
二次谐波产生是非线性效应的重要应用之一，在过去的几十年里引起了非线性光学和微波领域的极大兴趣。然而，据我们所知，产生表面等离子体激元（SPPs）的二次谐波还没有报道。在这里，我们提出了在微波频率下使用亚波长尺度的非线性有源器件集成在专门设计的等离子体波导，这是由两个双波纹金属条印刷在一个薄的介质板的顶部和底部表面反对称的高效率的欺骗SPP的二次谐波。我们发现，等离子体激元波导支持具有强亚波长效应的欺骗SPP的宽带传输，其色散特性可以通过改变几何参数来控制。通过将半导体材料制成的非线性器件加载到两个等离子体激元波导的交叉点上，实验证明了在宽频带内产生二次谐波等离子体激元的有效性.所提出的二次谐波发生器可以直接用作SPP倍频器，并且所提出的方法可以扩展到实现高次谐波和产生SPP混频器，这是SPP集成电路和系统所必需的。
2015-05-13 physics.optics
Coupling of individual quantum emitters to channel plasmons
高效的光-物质相互作用是许多寻求固态光子系统的片上集成的新兴技术的核心。等离子体激元波导以强限制的表面等离子体激元-极化激元模式的形式引导辐射，代表了在具有前所未有的小足迹的共面架构中操纵单光子的有前途的解决方案。在这里，我们展示了从一个单一的量子发射器的发射耦合到由V型槽等离子体激元波导支持的通道等离子体激元。大量的理论模拟使我们能够确定量子发射器的位置和方向，以实现最佳耦合。伴随着这些预测，我们实验证明，42%的一个单一的氮空位中心发射有效地耦合到支持模式的V型槽。这项工作为集成固态量子系统实现有效和长距离的能量转移铺平了道路。
2015-06-25 physics.optics
Breaking the challenge of signal integrity using time-domain spoof surface plasmon polaritons
在现代集成电路和无线通信系统/设备中，需要同时解决三个关键特征以达到更高的性能和更紧凑的尺寸：信号完整性、干扰抑制和小型化。然而，使用传统技术，上述要求几乎是矛盾的。为了克服这一挑战，在这里，我们提出了时域欺骗表面等离子体激元（SPPs）作为信号的载体。通过设计一种特殊的等离子体激元波导结构，该结构通过在具有镜像对称性的介质衬底的上下表面上印刷两个窄的波纹金属条来构造，我们证明了欺骗SPP从非常低的频率到截止频率都是支持的，并且具有很强的亚波长效应，可以转换为时域SPP。当两个这样的等离子体激元波导紧密堆积深亚波长分离，这通常发生在集成电路和无线通信由于有限的空间，我们从理论和实验证明，SPP信号在这样的两个等离子体激元波导具有更好的传播性能和更小的相互耦合比传统的信号在两个传统的微带线具有相同的尺寸和间距。因此，所提出的方法可以在非常紧凑的空间中实现显著的干扰抑制，为打破信号完整性的挑战提供了潜在的解决方案。
2015-05-05 physics.optics
Adjustable subwavelength localization in a hybrid plasmonic waveguide
混合等离子体激元波导由嵌入在金属表面附近的低介电常数电介质中的高介电常数电介质层组成。这种结构被认为是最有前景的候选人之一，为远程亚波长引导。我们提出了定性分析和数值结果，揭示了特殊的波导设计的优点时，圆柱体的介电常数大于金属的介电常数的绝对值。在这种情况下，可以通过控制间隙宽度来实现任意的亚波长模式尺寸。我们的定性分析是基于考虑类的导体间隙介质系统。通过将混合等离子体激元模式扩展到单个圆柱模式和金属屏的表面等离子体激元-极化激元模式，并匹配边界条件，得到了数值解。
2013-01-16 physics.optics
Plasmonic modes of extreme subwavelength nanocavities
我们研究了一种新型的亚波长纳米腔的物理性质。它们基于U形金属-绝缘体-金属波导，支持表面等离子体激元的激发。波导由入射平面波从U的两侧同时激发。由于它们的有限长度，离散模式出现在纳米腔中。我们表明，相对于腔端的激发对称性允许观察的偶模和奇模。我们的调查包括近场和远场模拟，并预测一个强大的光谱远场响应的可比小纳米谐振器。在谐振腔中观察到的强近场增强可能适合于增加非线性光学效应、量子类比的效率，并且可能促进有源光学元件（诸如有源等离子体激元元件）的开发。
2010-04-14 physics.optics
Time-resolved measurement of single pulse femtosecond laser-induced periodic surface structure formation
本研究利用时间分辨衍射显微观测单飞秒脉冲作用于Cu表面纳米沟槽后的LIPSS形成过程，并以电子加热与SPP激发模型解释其0–1200 ps动力学。
2015-03-03 physics.optics
The mechanism of the polarization dependence of the optical transmission in subwavelength metal hole arrays
研究了亚波长金属孔阵列中的反常光传输机制。实验结果很好地解释了正方形或矩形孔阵列的透射强度与入射光偏振方向的关系。这种偏振依赖性发生在每个单孔中。对于孔阵列，在相邻孔之间还存在相互作用，这是由金属膜表面上的表面等离子体激元的横向磁场引起的。在详细研究了单孔和双孔结构的基础上，提出了一种计算孔阵列总透过率的简单方法。
2011-09-05 physics.optics
Optical study of lithographically defined, subwavelength plasmonic wires and their coupling to embedded quantum emitters
我们提出了一个光学调查的表面等离子体激元传播沿纳米金线，光刻限定在GaAs衬底上。一个两轴共聚焦显微镜被用来执行空间和偏振分辨测量，以确认引导表面等离子体激元的长度范围从$5-20 μm$沿纳米线的横向尺寸只有$\approx 100 nm$。有限差分时域模拟用于证实我们的实验观察，并强调潜在的近端量子点发射器耦合到传播等离子体激元模式在这样的极端亚波长设备。我们的研究结果是基于半导体的集成等离子体和有源量子等离子体纳米系统，合并量子发射器与纳米等离子体元件的发展具有很强的相关性。
2014-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
All-angle negative refraction of highly squeezed plasmon and phonon polaritons in graphene-boron nitride heterostructures
纳米光子学的一个基本组成部分是实现极化激元负折射的能力，因为这可以证明许多独特的纳米级应用，如深亚波长成像，超透镜和新的指导。然而，为了实现高度压缩的极化激元的负折射，例如石墨烯中的等离子体激元和氮化硼（BN）中的声子极化激元，其波长被压缩超过100倍，需要能够随意翻转其群速度的符号，这是具有挑战性的。在这里，我们揭示了石墨烯-BN异质结构中的等离子体激元和声子极化激元之间的强耦合可以用于翻转所产生的混合（等离子体激元-声子-极化激元）模式的群速度的符号。我们预测了等离子体激元和声子极化激元之间的全角度负折射，更令人惊讶的是，混合石墨烯等离子体激元之间，以及混合声子极化激元之间。因此，石墨烯-BN异质结构为纳米超颖表面和纳米成像元件的设计提供了通用平台。
2017-06-15 physics.optics
An engineered planar plasmonic reflector for polaritonic mode confinement
本文提出利用等离激元亚波长反射器在等离激元色散中创建人工能量阻带，以限域等离激元并恢复极化激元共振，在单个量子阱中实现了Ω/ω = 0.35的归一化光-物质耦合比。
2022-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Infrared hyperbolic metasurface based on nanostructured van der Waals materials
具有强各向异性光学性质的超表面可以支持深亚波长尺度的受限电磁波（极化激元），其有望在光子和光电应用中控制光。我们开发了一个中红外双曲超颖表面纳米结构的六方氮化硼支持深亚波长尺度的声子极化激元，平面内双曲色散传播的薄层。通过应用红外纳米成像技术，我们可视化的凹（异常）波前的发散极化激元光束，这代表了双曲型极化激元的一个里程碑式的功能。结果说明了近场显微镜如何应用于揭示各向异性材料中极化激元的奇异波前，并表明纳米结构范德华材料可以形成双曲红外超颖表面器件和电路的高度可变和紧凑的平台。
2019-04-08 physics.app-ph physics.optics
Polariton lasing in Mie-resonant perovskite nanocavity
本研究利用CsPbBr$_3$纳米颗粒中的激子-极化激元凝聚和Mie共振，实现了深度亚波长可见光纳米激光器，具有低阈值和易集成优势。
2023-05-22 physics.optics
Experimental measurements of fundamental and high-order spoof surface plasmon polariton modes on ultrathin metal strips
实验和数值模拟研究了表面等离子体激元在梳状金属箔和印制电路板上的传播。利用近场扫描技术，直接测量了这些金属条上的电场分布。通过对实空间中各个频率的场分布进行傅里叶变换，得到了欺骗SPP的色散曲线。基阶和二阶模式的调查和测量色散同意与有限元法计算的数值。近场特性的这种直接测量提供了这些欺骗SPP的完整信息，使得能够充分利用它们与亚波长尺度中的场限制相关联的特性。
2015-03-01 physics.optics
Surface plasmon-mediated far-field emission of laser dye solutions
研究了亚波长槽金属光栅在罗丹明B和罗丹明19溶液中的角分辨反射和发射光谱。测量的反射和发射色散图分别揭示了表面等离子体激元的位置和强等离子体激元介导的发射增强。相同的光栅可以很容易地重复用于不同染料分子的表征。
2010-10-20 physics.optics
Space-Time Surface Plasmon Polaritons: A New Propagation-Invariant Surface Wave Packet
我们引入了一类独特的传播不变表面等离子体激元（SPP），代表沿着未图案化的金属-电介质界面传播的脉冲表面波包，并且在所有维度上都是局部化的-具有潜在的亚波长横向空间宽度。这种线性无衍射、无色散的“等离子体子弹”的特征源于纳入SPP光谱支持域的紧密时空相关性，因此我们称它们为“时空”SPP。我们表明，群速度的时空SPP波包可以很容易地调谐到亚光速，超光速，甚至负值的剪裁的时空场结构独立于任何材料的属性。我们提出了一个分析框架和数值模拟的时空SPP的传播相比，传统的脉冲SPP的空间和时间的自由度是可分离的，从而验证了前者的传播不变性。
2020-03-08 physics.optics
Highly confined incident-angle-robust surface phonon polariton bound states in the continuum metasurfaces
本文提出基于100 nm碳化硅薄膜的声子极化激元准连续域束缚态超表面，实现比衍射极限小约10^4倍的深亚波长光场局域，并展示对入射角的鲁棒性及分子振动强耦合，为中红外器件小型化开辟新途径。
2024-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Waves on subwavelength metallic surfaces: a microscopic view point
亚波长金属表面的电磁特性是由两种不同的基本波（表面等离子体激元和准柱面波）在金属表面传播时被亚波长压痕散射而产生的。在光栅理论中，从对在压痕之间发射的基本波的唯一认识开始的电磁特性的从头算微观描述具有悠久的历史。我们回顾了思想的演变和管理这些浪潮及其影响的基本原则。为了说明起见，我们以金属表面被亚波长孔阵列穿孔的象征性案例来说明我们的目的，该金属表面具有显着的传输特性。
2012-07-21 cond-mat.other physics.optics
Accurate Effective Medium Theory for the Analysis of Spoof Localized Surface Plasmons in Textured Metallic Cylinders
最近的研究表明，由完美电导体（PEC）制成的纹理化封闭表面可以模拟高度局域化的表面等离子体（LSP）。在这里，我们提出了一个有效的介质，可以准确地模拟LSP共振在一个二维的周期性装饰PEC圆柱。以前的模型的准确性是有限的深亚波长和大量的凹槽结构。然而，我们表明，我们的模型可以成功地预测超尖锐的LSP共振存在于结构中的凹槽数量相对较少。这样的共振是不正确的预测与以前的模型，给出了一些虚假的共振。所提出的模型的成功是由于纳入了有效的表面电导率，这是创建在界面处的圆柱体和均匀介质周围的结构。该表面电导率模拟了在周期性结构中激发的较高衍射级的效应。通过全波仿真验证了该模型的有效性。
2017-01-15 physics.optics
Subwavelength focusing of all-dielectric surface waves
微尺寸的球体可以将光聚焦到亚波长的空间域：一种称为光子纳米喷射的现象。尽管在三维（3D）配置中得到了很好的研究，但只有少数尝试被报道在二维（2D）系统中观察到类似的现象。然而，这对于在集成光学系统中利用光子纳米喷射是重要的。通常，表面等离子体激元被建议用于此目的，但它们由于固有吸收而遭受相当低的传播长度。在这里，我们解决了这个问题，并探索，理论上，数值和实验，使用布洛赫表面波维持适当结构的全电介质，使亚波长聚焦在一个集成的平面光学系统。由于只有低折射率对比度可以实现，而依赖于布洛赫表面波，我们认为一个新的功能元件，允许紧密聚焦和观察的光子nanojet的表面上。我们实验证明，在有效介质中的光斑尺寸为0.66λ。我们的方法为2D全介电光子芯片在流体设备和传感应用中的纳米粒子操纵铺平了道路。
2017-03-31 physics.optics
Highly confined epsilon-near-zero- and surface-phonon polaritons in SrTiO3 membranes
本研究通过实验观测到SrTiO3薄膜中的epsilon-near-zero和高度受限声子极化激元，证实氧化物薄膜可作为红外光子学平台。
2024-03-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multiplication of the orbital angular momentum of phonon polaritons via sublinear dispersion
本研究利用碳化硅膜上低损耗SPhP的强亚线性色散，在约3%频率范围内实现极化激元光学涡旋拓扑荷切换与倍增，并通过近场成像和惠更斯原理解析高阶涡旋的多拓扑荷共存。
2023-06-08 physics.optics
Ultrathin metasurface with topological transition for manipulating spoof surface plasmon polaritons
超颖表面，具有固有的平面性质和亚波长厚度，为我们提供了非常规的方法，不仅塑造传播波的流动，而且操纵近场波。具有拓扑跃迁的等离子体超颖表面用于控制表面等离子体激元（SPPs），近来已被实验证实，然而，这仅限于光学频率。在这项工作中，我们提出并实验表征了一种具有拓扑转变的超元表面，用于在低频下操纵欺骗SPP。我们展示了丰富的有趣的现象，包括频率相关的空间局域化，非衍射传播，负折射，和色散相关的自旋动量锁定的欺骗SPP。与传统的三维超材料相比，该超材料具有低的传输损耗和与光子集成电路的兼容性，在微波和太赫兹波段的空间复用器、聚焦和成像器件、平面超透镜和色散相关定向耦合器等方面有着广泛的应用前景。
2016-04-20 physics.optics
Leaky-Wave Radiations by Modulating Surface Impedance on Subwavelength Corrugated Metal Structures
已经描述了一维（1D）亚波长波纹金属结构以支持欺骗表面等离子体激元（SPP）。在这里，我们证明了一个调制的一维亚波长波纹金属结构可以转换欺骗SPP传播波。该结构在中心通过狭缝馈送，在输入侧连接波导。将输出面上的亚波长波纹金属结构视为超颖表面，对其进行周期调制，实现宽边漏波辐射。分别采用余弦函数和三角波函数调制金属波纹结构的表面阻抗，达到辐射效果。全波模拟和测量结果验证了所提出的设计。
2016-01-07 physics.class-ph physics.optics
Surface-Plasmon-Polariton Laser based on an Open-Cavity Fabry-Perot Resonator
近年来，人们对小尺寸激光器的开发越来越感兴趣，这些激光器在小体积传感和片上光通信中具有潜在的应用。表面等离子体激元是一种被限制在金属-电介质界面上的电磁模式，它提供了一种有效的途径，当与增益介质接触时被共振放大时，可以实现纳米尺度的激光发射。在这里，我们实现了可见光频率超窄线宽激光在室温下利用表面等离子体在一个开放的法布里-珀罗腔中传播形成的平坦的金属表面涂有亚波长厚层的光泵浦增益介质和正交约束的一对平坦的金属侧壁。低微扰传输配置采样的激光等离子体激元模式是通过一个渐逝耦合凹进的纳米缝，开辟了道路，高品质因数的折射率与开放腔相互作用的分析物的传感。
2016-10-12 physics.optics
Gap and channelled plasmons in tapered grooves: a review
锥形金属凹槽已经被证明可以支持等离子体激元-金属-电介质界面处的自由电子的电磁耦合振荡-跨越各种配置和V形轮廓。这种等离子体激元可以分为两类：间隙表面等离子体激元（GSPs），其被横向限制在锥形凹槽侧壁之间并且沿着凹槽轴线或垂直于平面表面传播;以及通道等离子体激元（CPP），其占据锥形凹槽轮廓并且仅沿着凹槽轴线传播。GSP和CPP都具有各种独特的特性，非常适合广泛的尖端纳米等离子体技术，包括超紧凑光子电路，量子光学组件，增强型芯片实验室设备，高效的光吸收表面和先进的光学滤波器，同时还提供了一个利基平台来探索等离子体激发及其相互作用的基础科学。在这篇综述中，我们提供了锥形凹槽中等离子体激元的研究现状更新，首先介绍了GSPs和CPP的理论和重要特征，然后概述了它们能够或改进的广泛应用。我们涵盖了可以制造锥形槽结构的技术，特别是强调晶圆级生产方法，并概述了各种基于光子和电子的方法，可用于发射和研究GSP和CPP。最后，我们讨论了进一步开发等离子体锥形槽设备所面临的挑战，并考虑了这一选择但可能影响深远的主题领域所提供的未来方向。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A planar hyperlens based on a modulated graphene monolayer
研究了太赫兹表面等离子体激元在调制石墨烯单层上的通道化，并用于亚波长成像。由一组具有交替的正虚电导率和负虚电导率的平行纳米带形成的各向异性表面电导率用于实现超透镜所需的渠化制度。与波长相比，带状物是窄的，并且通过在波纹接地平面上选通石墨烯层来电子地创建。良好的质量渠道化的表面等离子体极化激元显示在太赫兹，即使在现实的石墨烯中的损失的存在下，与亚波长成像应用的相关影响。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polaritons in two-dimensional parabolic waveguides
由二维（2D）材料支持的高度受限的极化激元套件构成了纳米光学的通用平台，提供了在深亚波长尺度上引导光的手段。特别是石墨烯，由于其支持长寿命等离子体激元的能力而引起了相当大的兴趣，这些等离子体激元可以通过电子门控进行主动调谐。虽然石墨烯优异的光电性能在等离子体中被广泛利用，但其机械柔性在相同的背景下仍然相对不足。在这里，我们提出了一个半解析的形式主义来描述等离子体激元和其他极化激元支持的波导弯曲成抛物线形状的2D材料。具体地，对于石墨烯抛物线，我们的理论揭示了与石墨烯等离子体相关联的已经很大的场限制可以通过将原本平坦的石墨烯片弯曲成抛物线形状来显著增加，从而形成等离子体波导，而不会经由图案化引入潜在的有损耗的边缘终端。此外，我们表明，在二维抛物波导中与这种通道极化激元相关的高场约束可以增强抛物顶点附近量子发射体的自发发射率。我们的研究结果一般适用于二维极化激元在原子级薄的材料上沉积到凹槽或楔准备在基板上或自由悬挂在一个准抛物线（悬链线）形状。我们设想，可以利用2D材料的光电和机械灵活性来产生具有多功能特性的2D通道极化激元，这些特性可以应用于广泛的纳米光学功能，包括亚波长极化激元电路和明亮的单光子源。
2021-08-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic spin-orbit interaction directs Bloch surface waves
研究了光场磁场控制下的光学表面波的定向激发。我们从理论上预测，一个旋转的磁偶极子开发一个可调谐的单向耦合光TE偏振布洛赫表面波（BSW）。在实验上，我们表明，投影到一个亚波长的凹槽铣削在顶层的一维光子晶体（PC）的光的螺旋控制的功率分布之间的TE偏振BSW激发两侧的凹槽。这种现象被证明是介导的光的磁场的螺旋度，从而揭示了磁自旋轨道相互作用。值得注意的是，这种磁光效应可以在由电偶极矩控制的近场耦合器中清楚地观察到：它与耦合中涉及的电光效应具有相同的数量级。磁自旋-轨道相互作用为光的操纵开辟了新的自由度，并为集成光学功能的发展提供了诱人的新机会。
2017-10-11 physics.optics
Design of a plasmonic near-field tip for super-resolution IR-imaging
欺骗表面等离子体激元和绝热场压缩的概念被用来设计金属近场探针，允许引导和聚焦中红外波长的电磁辐射，并提供亚波长场约束和约10 nm的横向光学分辨率。
2016-05-13 physics.optics
Photonic thermal diode enabled by surface polariton coupling in nanostructures
利用纳米结构中耦合表面极化激元模的温度依赖性，提出了一种工作在近场的新型光子热二极管概念。二极管概念利用由在红外中支持表面极化激元模式的相同材料制成的端子，但是具有不同的结构。在这封信中分析的具体二极管设计涉及一个薄膜和一个块，都由3C碳化硅制成，由亚波长真空间隙分开。高整流效率是通过调谐的薄膜的反对称的谐振模式，从表面声子极化激元耦合，上和下谐振与作为温度偏置方向的函数的体的谐振模式。整流效率的研究通过改变结构参数，即真空间隙的大小，其上的膜被涂覆的基板的介电函数，和膜厚度间隙的大小比。基于波动电动力学的计算表明，在80%至87%的范围内的高整流效率可以保持在一个宽的温度带（~ 700 K至1000 K）。所提出的二极管概念的整流效率可以通过研究更复杂的纳米结构如光栅和多层介质来进一步提高。
2017-03-29 physics.optics
Spatiotemporal control of surface plasmon polariton wave packets with nanocavities
通过原子和材料共振的方式调制光学指数为控制自然和人工制造的材料中的光传播提供了基础。此外，最近在超短激光脉冲的时空耦合调谐方面的进展已经使得对光的群速度的几乎任意控制成为可能。在这里，使用飞秒时间分辨显微镜和数值计算，我们调查的时空动力学的表面等离子体激元波包（SPP WP）与等离子体纳米腔相互作用。该纳米腔由金属-绝缘体-金属多层膜组成，其功能为亚波长元原子，具有可调谐的离散本征模。当啁啾诱导的飞秒SPP WP入射到纳米腔上时，只有与谐振能量匹配的光谱分量被透射。这种光谱削波效应伴随着WP的空间移位。通过控制谐振能量或啁啾，可以在正方向或负方向上调节偏移。如果这种空间位移被视为纳米腔中的表观群速度的调制，则调制的范围包括超光速、亚光速和负群速度。
2021-03-12 physics.optics
Two new type surface polaritons excited into nanoholes in metal films
首先，我们认为，光滑的金属-空气界面应被视为一个独特的介电介质，皮肤的金属。这种金属皮肤的存在导致的理论解释的实验数据的激励电磁表面形状共振在层状金属光栅的光在可见光到近红外范围。已经在金属化光栅上的反射模式中观察到表面极化激元，其中电场高度局部化在凹槽内（比入射光的强度大大约300-1000倍）。在这里，我们提出了量子化的麦克斯韦方程组的电磁场在各向同性均匀介质中，使我们能够解决这些金属薄膜的吸收异常属性。结果表明存在自旋为1、有效质量为$m= 2.5\cdot 10^{-5} m_e$的轻玻色子粒子。我们还发现了两种新型的表面极化激元进入金属薄膜中的纳米孔。
2010-05-19 physics.gen-ph physics.optics
Comment on ``Enhanced transmission of light through a gold film due to excitation of standing surface-plasmon Bloch waves"
本文的目的是首先纠正一个误解所发挥的作用，复合波衍射表面波产生亚波长结构和第二指出，周期性布洛赫结构是不必要的有效生产的表面等离子体极化激元（SPP）作为行波或驻波的导模。引导表面波起源于垂直入射下照明的简单狭缝或凹槽边缘，并且容易实现来自这些驻波的一维（1-D）表面腔。
2007-04-27 physics.optics
