Effective optical constants in stratified metal-dielectric metameterial
本文给出了层状金属-介质超材料的有效光学常数。用双复反射率法（TCRM）确定了有效常数。TCRM揭示了有效介电常数和磁导率张量的全部分量，并表明在有效等离子体频率以下金属和介电组分的显着各向异性。另一方面，在等离子体频率以上，有效折射率之一取小于1的正值，并且与小损耗相关联。光子态由电磁场的分布来确定。
2007-02-28 physics.optics
Effects of using different plasmonic metals in metal/dielectric/metal subwavelength waveguides on guided dispersion characteristics
研究了在不同间隙宽度下，两种不同等离子体金属嵌入的亚波长介质狭缝通道中导光的基本色散特性。结果，在低于和高于两种不同等离子体金属的等离子体频率的宽光谱范围内获得了引导色散特性的整体和突出的图片，这是用于分析这种类型的亚波长波导的重要初步信息。特别是，使用两种不同的金属上的导模色散的影响相比，使用相同的等离子体金属包层的效果强调。
2009-04-16 physics.optics
Hybrid surface waves in semi-infinite metal-dielectric lattices
我们调查表面波之间的边界处的半无限层状金属-电介质纳米结构切正常的层和半无限电介质。这种纳米结构的空间色散特性可以通过在不同的金属-电介质界面处的表面等离子体激元的耦合来显著地影响。因此，有效介质法一般不适用。结果表明，Dyakonov类表面波与混合偏振可以传播的角度范围大大扩大相比，传统的双折射材料。我们的数值模拟与玻璃接触的Ag-GaAs叠层显示出低到中等的损失的影响。
2012-04-23 physics.optics
Proposal for Optical Super-Focusing with a Metal-Dielectric Waveguide Array
本文将无辐射电磁干涉超聚焦技术推广到可见光区。结果表明，一个特殊设计的金属介质波导阵列的最高阶模式可以提供快速振荡源场的无辐射干涉。使用时域有限差分仿真，一个例子的结构进行了演示。这种结构在距光源半个光波长的距离处提供对光波长0.21的聚焦。
2008-11-08 physics.optics
Surface Bloch waves in metamaterial and metal-dielectric superlattices
本文研究了电磁布洛赫波在由异向介质层和介质层交替形成的半无限周期结构中的性质。我们推导并分析了色散关系的TE和TM偏振的表面布洛赫模式的长波长限制，磁超材料与负折射和金属-介电等离子体超晶格。我们发现，在亚波长范围内的体模的特点是由三个不同的折射率（“三折射率”），而表面模式可以传播平行于布洛赫波矢，并沿超晶格和半无限电介质之间的界面。
2009-06-02 physics.optics
Hybrid metal-dielectric ring resonators for optical magnetic metamaterials down to ultraviolet range
本文从麦克斯韦方程组出发，导出了开口环谐振器的磁共振模型。使用这个模型，我们重新审视开口环谐振器的缩放。受我们模型的启发，我们提出了一种新型的分裂混合金属-介质环形谐振器，其环形由中等高折射率的介质材料（如SiC，TiO 2，ZnS）（主要部分）组成，而金属（如Ag）填充间隙。这种新的磁性超材料能够克服开口环谐振器的饱和问题，因此能够在短波长下工作到紫外线范围。
2012-10-02 physics.optics
Plasmon Assisted Transparency in Metal--Dielectric Microspheres
我们对分层金属介电微球的光散射进行了理论分析。该系统由两个球面谐振器组成，通过同心嵌入耦合。求解该系统的模式，我们发现，附近的避免交叉的散射截面显着抑制，表现出可调的光学透明度。类似于电磁感应透明，这种现象是与一个大的群延迟，这在我们的系统中表现为平坦的方位角色散。
2006-09-20 physics.optics
Translation of Nanoantenna Hot-Spots by a Metal-Dielectric Composite Superlens
我们采用数值模拟表明，由银纳米天线的周期性阵列产生的高度局部化的增强电磁场（也称为“热点”）可以在空间上平移到金属-介电复合超透镜的另一侧。所提出的热点的平移使得表面增强光学光谱学能够在没有分子与金属的不期望的接触的情况下进行，并且因此它拓宽并加强了基于场增强荧光和表面增强拉曼散射的感测的潜在应用。
2009-06-22 physics.optics
Enhanced surface plasmon resonance absorption in metal-dielectric-metal layered microspheres
对介观金属-电介质-金属微球的表面等离子体共振色散关系进行了理论研究。通过分析麦克斯韦方程组的解决方案，我们得到了一个简单的几何条件，该系统具有一个带的表面等离子体模式的谐振频率弱依赖于多极数。使用修改的米氏计算，我们发现，大量的模式属于这个平坦的色散带可以同时激发的平面波，从而提高了吸收截面。我们表明，增强的吸收峰的球体是几何可调的在整个可见光范围内。
2006-01-19 physics.optics
Broadband Epsilon-Near-Zero Metamaterials with Step-Like Metal-Dielectric Multilayer Structures
基于有效介电常数的Bergman谱表示，提出了由具有特定金属填充率和厚度的层状结构组成的宽带ε近零亚原子的概念.设计了阶梯状金属-介质多层膜结构，实现了在光学频率范围内真实的宽带ε-近零亚原子。这些元原子可以被集成为非常规光学组件的构建块，其在宽频率范围内具有奇异的电磁特性，例如所展示的宽带定向发射和相位波前成形。
2013-04-24 physics.optics
Analogue of electromagnetically induced transparency with high Q factor in Metal-dielectric metamaterials
数值研究了金属-介质超材料的电磁感应透明行为，最大Q值达到28000。它由两层组成，一层为亮模的金属条叠置在另一层为亮模的介质棒上。金属条产生的宽电偶极子与介质棒产生的窄环形偶极子之间的相干耦合导致了相消干涉，从而引入了透明窗口。有趣的是，EIT窗口可以通过改变两层的参数和中间间隔物的厚度来有效地影响。这一过程可以用两粒子模型来解释。此外，EIT窗口内的辐射损失得到了很大的抑制，慢光效应得到了很大的改善。这些优异的性能也为光学范围内的滤光片和敏感的化学和生物传感器提供了有效的平台。
2019-08-23 physics.optics
Experimental realization of epsilon-near-zero metamaterial slabs with metal-dielectric multilayers
实验上实现了基于金属-介质多层膜的可见光波段近零ε（ENZ）超材料平板。测量了透射、反射和吸收光谱，并用于确定ENZ板的复折射率和有效折射率，这与数值模拟和光学非局域性分析的结果一致。此外，还分析了ENZ平板中的光传输和ENZ棱镜的定向发射。准确确定金属-介质多层超材料板的ENZ波长对于实现许多独特的应用，如相位波前操纵和增强光子态密度具有重要意义。
2013-07-07 physics.optics
Compound surface-plasmon-polariton waves guided by a thin metal layer sandwiched between a homogeneous isotropic dielectric material and a structurally chiral material
多个复合表面等离子体激元-极化激元（SPP）波可以通过由夹在均匀各向同性电介质（HID）材料和电介质结构手性材料（SCM）之间的足够厚的金属层组成的结构来引导。当金属层的厚度与趋肤深度相当时，复合SPP波强烈地绑定到两个金属/电介质界面，但当厚度大得多时，复合SPP波仅绑定到两个界面中的一个。复合SPP波在相速度、衰减率和场轮廓方面不同，即使所有都可以在相同的频率下激发。一些复合SPP波在横向平面中传播方向的选择不会受到很大影响，但其他复合SPP波会受到影响，这取决于金属厚度。对于固定的金属厚度，复合SPP波的数量取决于HID材料的相对介电常数，这对于感测应用是有用的。
2015-09-08 physics.optics
Complete spectral gap in coupled dielectric waveguides embedded into metal
我们研究了一个包含后向（TM_01）和前向（HE_11）模的嵌入无限大金属中的介质波导等离子体耦合器。尽管沿波导不存在周期性结构，但在不同通道中同时可实现的反向能量流和同向波矢导致光谱间隙。我们证明了一个完整的光谱间隙可以实现在一个对称的结构组成的四个耦合波导。
2010-05-07 physics.optics
Enhanced Transmission and Giant Faraday Effect in Magnetic Metal-Dielectric Photonic Structures
由于其大的导电性，独立的金属膜在微波频率下具有高反射性。由于这个原因，几乎不可能在铁磁金属层中观察到法拉第旋转，即使是在几十纳米厚的薄膜中。在这里，我们使用数值模拟表明，在介电层之间交错的钴纳米层的堆叠可以变得高度透射，并在有限的频带中显示大的法拉第旋转。45度法拉第旋转可以用薄至数十纳米的金属铁磁层实现。
2013-01-14 physics.optics
Highly Confined Optical Modes in Nanoscale Metal-Dielectric Multilayers
我们表明，堆叠的金属介电纳米层，除了长距离和短距离等离子体激元，引导也强烈限制在多层内的模式的整个家庭-体等离子体激元模式。我们提出的分类方案，反映了这些模式的特定属性。我们报告了通过测量由三对二氧化硅（29纳米）/金（25纳米）层制成的结构中的模态指数来实验验证体等离子体振子模式。
2007-06-08 physics.optics
Negative Refractive Index in Optics of Metal-Dielectric Composites
特别设计的金属-介电复合材料可以在光学范围内具有负折射率。具体而言，它表明，阵列的单个和成对的纳米棒可以提供这样的负折射。对于成对的金属棒，在1.5微米处观察到负折射率。金属膜中成对空隙的倒置结构也可以表现出负折射率。类似的效果可以用折射率可以达到-2的金属条来实现。讨论了折射率的反演过程和光相位在确定折射率中的关键作用。
2005-10-01 physics.optics
Multiple surface-plasmon-polariton waves guided jointly by a metal and a hyperbolic, dielectric, structurally chiral material
金属和双曲电介质结构手性材料的平面界面可以支持在界面平面中以指定频率并沿着指定方向的无表面等离子体激元（SPP）波、一个表面等离子体激元波或多个表面等离子体激元（SPP）波的传播。当多个SPP波可以存在时，它们在相速度、传播长度、到界面的局部化程度以及相关联的电磁场的空间轮廓方面不同。
2014-03-07 physics.optics
Nonlocal effective medium analysis in symmetric metal-dielectric multilayer metamaterials
从理论和实验上研究了对称金属-介质多层超材料在横向磁偏振光入射下的光学非局域性。从传输矩阵法出发，推导了非局部有效介质理论，确定了对称金属-介质多层叠层中依赖于频率和波矢的非局部有效介电常数。与局部有效介质理论相比，我们提出的非局部有效介质理论可以准确地预测从制造的多层堆叠测量的入射角相关的反射光谱，并提供非局部色散关系。此外，通过对色散关系和本征模的分析，利用非局域有效介质理论研究了多层膜中大波矢的体等离子体激元。
2015-05-30 physics.optics
Topological properties of reflection zeros of optical differentiators based on layered metal-dielectric-metal structures
研究了三层金属-电介质-金属光学微分器反射零点的拓扑性质，发现其因具非零拓扑荷受保护，参数微扰下零点仅移动不消失，相反拓扑荷零点则可合并湮灭。
2024-07-29 physics.optics
Near-infrared negative-index metamaterials consisting of multiple layers of perforated metal-dielectric stacks
在本文中，我们数值模拟了一个近红外负折射率超材料（NIM）板组成的多层穿孔的金属-电介质叠层，并表现出低虚部的负折射率的波长。使用两种不同的数值方法得到的有效折射率是一致的。通过计算超材料内部的场，验证了反向相位传播。这些结果指出了一种新的低损耗厚超材料在光频率的设计。
2006-05-23 physics.optics
Resonant quenching of plasmon energy dissipation in a metal film with nonlocal dielectric response
当波数满足共振条件时，非局域金属薄膜中的倏逝波沿薄膜表面法向传播，并伴随着带内电子跃迁的能量耗散猝灭（到零）.结果表明，共振猝灭的能量耗散（RQED）效应发生在金属膜的厚度小于或大于，但仍然在数量级上，非局域尺度长度。RQED在厚度超过截止长度的金属膜或具有局部介电常数的金属膜中不再存在。能量耗散的共振猝灭是由对电位移场的部分贡献的相消干涉引起的，其在空间上分散在薄膜厚度上。它表明，RQED效应可用于设计一种新型的等离子体波导，如狭缝波导代表一个金属薄膜与一个狭窄的狭缝填充有电介质，实现近零传播损耗的等离子体模式与几个纳米尺度的限制。
2017-09-20 physics.optics
Plasmonic angular momentum on metal-dielectric nano-wedges in a sectorial indefinite metamaterial
本文对扇形无限异向介质芯区周期性金属-介质纳米楔结构调制的等离子体角动量进行了解析研究。采用的传输矩阵计算和保角映射技术，我们的理论是能够处理现实的配置任意扇区数和圆角楔形提示。我们证明了在深亚波长区，强电场携带高方位角变化可以存在于靠近结构中心的仅10纳米长度尺度内，并且自然地以距离中心100纳米量级的特征半径为界。这些极端的限制性能表明，在纳米级光子操纵方面，所研究的结构可能优于传统的金属-电介质波导或腔。
2013-09-18 physics.optics
2D materials coupled to hybrid metal-dielectric waveguides for THz technology
在这封信中，我们提出了混合金属-介质波导耦合到二维材料，提供强的光-物质相互作用在太赫兹频率。我们调查的基本传播模式的属性，并表明，在平面内的电场分量的强度是最大化的顶部的介质条上的二维材料沉积。我们的模拟预测100%的调制太赫兹光通过调整费米能级的石墨烯片沉积在一个1毫米长的波导。我们还展示了石墨烯多层膜耦合到这些波导实现太赫兹频率激光的潜力。我们的方法是兼容的CMOS或太赫兹量子级联激光技术。
2018-02-15 physics.optics
Hyper-Plasmonics: hyperbolic modes of a metal-dielectric interface
等离子体共振，与强耦合的光电子在金属-电介质界面，允许光限制和控制在亚波长尺度。它从根本上受到电子固有迁移率的限制，导致电磁响应的相应非局部性。我们报告说，这种非局部性也导致在金属-电介质界面附近形成双曲线层，其电磁响应具有很强的各向异性。虽然由此产生的“双曲线阻塞”导致抑制传统的等离子体共振，双曲线层也支持一个全新的类别的表面波，提供更长的传播距离和更强的场约束，同时。此外，这些“超等离子体激元”不限于等离子体激元共振的接近，这显著地扩展了等离子体激元设备的操作带宽。
2017-12-10 physics.optics
Sub-wavelength diffraction-free imaging with low-loss metal-dielectric multilayers
数值模拟了亚波长尺寸的光束通过金属-介质多层膜构成的简单元件的无衍射传输。所提出的超材料由银和高折射率电介质组成，并使用有效介质理论设计为强各向异性和与空气阻抗匹配。进一步用传输矩阵法进行了表征，并用时域有限差分法进行了研究。通过分析点扩展函数的半高宽随周期数的变化，验证了无衍射的特性。小反射、小衰减和减少的法布里-珀罗共振使其成为一种灵活的无衍射材料，可用于尺寸为一个波长量级的任意形状的光学平面元件。
2010-02-03 physics.optics
Metal-Dielectric-Enhanced Upconversion: Going "Meso"
一个新的概念，一个\textit{mesocavity}，基于一个简单的，但违反直觉的想法，覆盖金属纳米粒子与异常厚（$\gtrsim 100$ nm）的高折射率介电壳，证明了在技术相关的，很大程度上抢手的情况下的上转换（UC）增强。对于金属-电介质核-壳介孔的材料和几何参数的容易获得的组合，可以在腔表面上实现$\gtrsim 10^6$的UC增强的创纪录的高值。对于具有折射率$n=2.7$的高折射率电介质壳层内的发射体，洛伦兹局部场校正可以为$\approx 92$的UC提供额外的增强因子，导致$\gtrsim 10^8$的UC增强，这比单个颗粒的UC增强大三个数量级。我们的中腔概念促进了纳米级（$\lesssim 100$ nm）和微米级（$\gtrsim 1$ $μ$ m）之间的中间区域内的等离子体和回音壁模式共振功能的有益协同作用。
2022-07-11 physics.optics
Enhanced Excitation and Emission from 2D Transition Metal Dichalcogenides with All-Dielectric Nanoantennas
最近出现的基于高折射率介电纳米颗粒中的光学米氏共振的全介电纳米光子学的概念已经被证明是一种有前途的途径，以促进纳米尺度下的光-物质相互作用。在这项工作中，我们讨论了介电纳米谐振器与二维过渡金属二硫属化物（二维TMDC）的相互作用，导致弱耦合和强耦合制度的机会。我们进行了全面的分析明亮的激子光致发光（PL）增强从各种二维TMDC，包括WS 2，MoS 2，WSe 2，和MoSe 2通过它们的耦合到硅纳米粒子的米氏共振。对于每一种情况下，我们找到相应的最大PL增强考虑到激发速率，珀塞尔因子，和辐射效率的系统参数。我们数值证明，全介质硅纳米天线可以显着提高PL强度从二维TMDC的一个因素，通过精确的几何和材料参数的优化。我们的研究结果可能是有用的高效率的二维TMDC为基础的光电，纳米光子和量子光学器件。
2018-10-15 physics.optics
Exceptional compound plasmon-polariton waves
本文研究三材料结构中复合等离子体-极化激元波的传播，发现当一侧介电材料为各向异性时可在特定方向导引异常CPP波，并通过数值求解边值问题确定了其空间场分布。
2020-09-10 physics.optics
Slow light in dielectric composite materials of metal nanoparticles
我们提出了一种方法，通过使用掺杂金属纳米颗粒的复合材料来减慢光脉冲。的基本机制是相关的饱和吸收附近的等离子体共振的泵浦-探测制度，导致强色散的探测折射率和显着降低的群速度。通过使用非共线方案，可以实现43或更大值的总分数延迟。该方案保证了具有可调延迟和太赫兹带宽的简单紧凑的慢光片上器件。
2012-09-17 physics.optics
Revisiting the boundary conditions for second-harmonic generation at metal-dielectric interfaces
我们研究了二次谐波产生（SHG）所产生的表面非线性在金属-电介质界面使用光谱分解方法。由于我们的方法避免了需要考虑的广义边界条件的金属-电介质界面中存在一个垂直的表面源，我们检索已知的不连续性的切向分量的电场（$E_{\parallel}^ {2ω}$）的一般几何形状，基于一个纯粹的数学论证。此外，我们重申了实现这一条件的标准惯例，即，表面偶极子源辐射，就像放置在金属表面外的任意几何形状。我们还研究和解释了二次谐波的电场切向分量的不连续性的光谱依赖性。最后，我们注意到，商业数值软件包COMSOL Multiphysics的默认设置无法解释$E_{\parallel}^ {2ω}$ -不连续性。我们提供了一个简单的配方，纠正这些现有的设置中的边界条件。
2017-05-24 physics.optics
Optical surface waves over metallo-dielectric nanostructures: Sommerfeld integrals revisited
给出了金属-介质界面上线性水平赫兹偶极子衍射基本问题的渐近封闭解。对于观测点的接口，我们确认，总的表面近场是两个组成部分的总和：一个长距离的表面等离子体激元和短距离的辐射柱面波。每个组件的相对相位，振幅和阻尼函数的定量阐明通过简单的分析表达式的整个范围内的传播：近和渐近。通过将偶极模型的预测与最近公布的数据进行比较，验证了解析解
2008-06-01 physics.optics
Stationary plasmon-soliton waves in metal-dielectric nonlinear planar structures: modeling and properties
我们提出了三种互补的方法来研究一维非线性金属-介质结构中的定态非线性解。其中两个使用克尔型非线性项的近似处理，只考虑领先的电场分量，而第三个允许精确的非线性处理。与所有三个模型得到的结果的直接比较，它们之间的良好的协议证明了已被用来构建模型的假设。系统地研究了由两层、三层和四层组成的半无限克尔型非线性介质、金属薄膜和线性介质的结构。详细分析了这三类结构的解的性质、类型和个数。找到了等离子体孤子波存在的参数范围，提出并研究了等离子体孤子在已用于空间孤子研究的功率级上存在的具有实际光学几何参数的结构。
2013-12-02 physics.optics
Low-loss Plasmonic Dielectric Nanoresonators
金属中的材料损失是等离子体激元学在许多应用中的中心瓶颈。在这里，我们提出并从理论上证明，金属损耗可以成功地减轻与金属薄膜上的介电颗粒，引起混合电介质-金属谐振。在远场，它们产生强大而有效的散射，甚至超过了全金属和全电介质结构的理论极限。在近场中，它们提供高Purcell因子（${>}5000$）、高量子效率（${>}90\%$）以及在可见光和红外波长的高度定向发射。它们的品质因数可以很容易地从类等离子体（${\sim}10$）调整到类介电体（${\sim}10^3$），对与光子、等离子体和耗散通道的单独共振耦合具有广泛的控制。与传统的等离子体纳米结构相比，这种共振显示出对有害的非局部效应的鲁棒性，并在极端的纳米尺寸和间距下提供更高的场增强。这些混合共振使等离子体具有高效率，这是该领域成立以来的主要目标。
2016-12-29 physics.optics
Anomalous blue-shift of terahertz whispering-gallery modes via dielectric and metallic tuning
绝大多数谐振系统在系统中引入扰动（例如损耗）时，谐振频率会发生红移。相比之下，在这里，我们报告的第一次实验演示的红色和异常蓝移的回音壁模式（WGM）使用电介质和金属基板。最大的蓝移是预期红移的三倍多，证明了反常的蓝移不仅仅是一种奇特的现象。实验是在太赫兹（THz）频率范围内进行的相干连续波光谱。结果建立了介电和金属调谐作为一种新颖的，可行的方法来调整高品质（高Q值）WGM，并提供了宝贵的见解异常蓝移的WGM腔系统。这些紧凑型单片谐振器的调谐能力对于基础科学和技术应用等具有重要意义。
2019-01-10 physics.optics
Symmetric metal slot waveguides with nonlinear dielectric core: bifurcations, size effects, and higher order modes
研究了具有克尔型介质芯的金属缝隙波导中的非线性波。我们开发了两个独立的半解析模型来描述这种波导的属性。利用这些模型，我们计算的色散曲线的前十个模式的非线性槽波导。对于对称波导，我们发现对称，反对称和非对称模式，分为两个家庭。此外，我们研究了第一对称和非对称模式的槽宽的影响，我们表明，第一非对称模式的色散曲线是不变的槽宽为高的传播常数值，我们提供了这条曲线的解析近似。
2014-05-09 physics.optics
Tunable Polarization-Multiplexed Achromatic Dielectric Metalens
可调超颖表面为需要主动波前成形的光学部件提供了紧凑且有效的策略。变焦距超透镜是最重要的应用之一。然而，现有的可调谐超透镜很少用于宽带波长，由于色差限制了它们在宽带成像和彩色显示中的应用。在此，我们展示了一个电可调偏振复用变焦消色差电介质超透镜集成与扭曲液晶（TNLC）在可见光区。通过粒子群优化算法定制两个正交偏振信道下不同波长处的相位分布，并与元单元数据库进行优化匹配，实现包括消色差性能在内的偏振复用色散控制。结合TNLC的宽带线偏振转换能力，通过施加不同的电压实现了变焦消色差超透镜的可调谐性。此外，电可调定制的色散操纵超透镜和可切换的颜色元全息图进行了演示。这些设备将加速超表面在宽带变焦成像、AR/VR显示和光谱检测中的应用。
2022-09-01 physics.optics
Absorption and scattering of light by metal-dielectric nanoeggs
Zaporizhzhia Polytechnic National University（扎波罗热国立理工大学）；G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the NAS of Ukraine（乌克兰国家科学院 G.V.库尔久莫夫金属物理研究所）
本文研究了金属-介电纳米蛋的光学性质，分析了其极化率、吸收和散射截面的频率依赖性，并提出了不同光谱范围内优化材料选择的建议。
2025-12-26 physics.optics
Efficient multiband absorber based on 1D periodic metal-dielectric photonic crystals with a reflective substrate
提出了一种高效的多波段吸收体，它包括一个截断的一维周期性金属-介质光子晶体和一个反射衬底。反射基板实际上是光学厚金属膜。与形状复杂的吸收体相比，这种平面结构的吸收体更容易制作。对于4单元电池器件，所有四个吸收峰都可以以高于95%的效率进行优化。此外，这些吸收峰对偏振和入射角都不敏感。讨论了介质的几何参数和折射率对器件性能的影响。此外，由于截断光子晶体晶格具有选择共振模式的功能，每个光子带内的吸收峰的数目正好对应于晶胞的数目。研究还表明，当金属基片上放置更多的金属-电介质单元时，总吸收效率逐渐增加。我们的工作有望在太阳能收集和热辐射剪裁领域有一些潜在的应用。
2013-10-15 physics.optics
Directed sub-wavelength imaging using a layered metal-dielectric system
我们研究了由交替的金属和电介质薄层组成的超材料的一些光学特性。我们可以将这种材料建模为具有各向异性介电常数的均匀有效介质。当该介电常数的分量具有不同的符号时，系统的行为变得非常有趣：P偏振入射场的正常倏逝部分现在被透射，并且存在优选的传播方向。我们表明，这种材料的板可以形成亚波长细节的图像，在一个位置，这取决于所使用的光的频率。图像的质量受到吸收和层的有限宽度的影响;我们超越有效介质近似来预测层需要多薄才能获得亚波长分辨率。
2006-08-16 physics.optics
Optical computation of the divergence of a vector field using a metal-dielectric multilayer
本文提出利用金属-介质多层结构在光斜入射反射中实现二维矢量场散度的光学计算，并扩展至梯度、各向同性微分及拉普拉斯算子，数值模拟验证了高精度。
2025-05-27 physics.optics
Analysis of Metal-Dielectric Waveguides with Circular Sectors
金属波纹表面的研究最近受到了强烈的关注，因为它们能够模仿表面等离子体的行为。在这项工作中，这种等离子体激元的行为是用来设计一个开放的圆柱形波导。该结构由纵向波纹金属圆柱体组成，其波纹填充有介电材料。在波纹数为无穷大但周期不变的连续极限下，分析了这种波导的色散关系。结果发现，在这个极限，波导只支持TE导模和它们的色散关系变得高度退化。最后，它表明，波导表现为具有极端电磁参数的各向异性圆柱形杆，这使得它可以应用这些结构不仅作为波导，而且作为构建块的超材料。
2014-04-22 physics.optics
The impact of nonlocal response on metallo-dielectric multilayers and optical patch antennas
我们分析了非局域性对金属介质多层膜和光学贴片天线的波导模式的影响，后者由金属平面上方紧密间隔的金属条形成。我们的模型与金属的传导电子，以及以前被忽视的绑定电子的响应的非局部效应。我们表明，金属-电介质-金属波导的基模，有时被称为间隙等离子体激元，是非常敏感的非局域性时，绝缘，电介质层薄于5 nm。我们建议，光学贴片天线，它可以很容易地制造与控制的电介质间隔层，并可以使用远场散射询问，可以使测量金属中的非局域性具有良好的精度。
2012-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Extreme sensitivity refractive index sensor based on lithography-free metal-dielectric cavity
使用相对简单的结构来实现高性能的折射率传感器一直是迫切需要的。在这项工作中，我们提出了一种基于金属介质腔的无光刻传感平台，我们的设备可以达到1456700 nm/RIU的溶液和1596700 nm/RIU的固体材料，和FOM可以达到1234500 /RIU的溶液和1900800 /RIU的固体材料，这两个都是远远高于大多数传感方法。该传感器在TE光和TM光下均具有良好的传感性能，适用于集成微流体通道。我们的方案使用了一个多层结构，10 nm的金膜夹在棱镜和分析物之间，并显示出低成本的高性能传感的巨大潜力。
2019-07-27 physics.optics
Talbot photolithography optimization with engineered hybrid metal-dielectric mask: High-contrast and highly-uniform Talbot stripes
传统的投影Talbot光刻通常采用不透明（振幅）或透明（相位）掩模，用于在光敏衬底中产生周期性的菲涅耳衍射条纹阵列。对于特定的掩模设计，可以避免Talbot地毯的纵向周期性，产生准均匀的条纹图案（Talbot条纹）。我们提出了一种新的混合振幅相位掩模，这是工程获得非常平滑的塔尔博特条纹，同时高的横向光学对比度和极端的空间分辨率优于三分之一的激光波长。通过数值模拟，我们证明了所产生的条纹衍射图案对掩模设计偏差和光入射角变化的鲁棒性。Talbot条纹的再现性也报告了1D和2D金属介电投影掩模。
2021-09-22 physics.optics
Control of the surface plasmon dispersion and Purcell effect at the metamaterial-dielectric interface
研究了在金属-介质结构中使用超材料作为减轻金属吸收对Purcell效应的负面影响的方法。层状金属-介质结构在长波长范围内被视为各向异性介质。出现在这样的结构和不同的介电材料之间的边界处的表面等离子体激元的色散，以及在局部态密度的峰值的位置进行了研究的各种组合的材料和填充因子的周期性结构。Purcell因子的计算频率依赖性表明，与传统的等离子体结构相比，峰值增加。
2020-03-13 physics.optics
On-chip spatiotemporal optical vortex generation using an integrated metal-dielectric resonator
本文提出在介质平板波导中利用埋入式金属-介质集成结构反射光脉冲以产生片上时空光学涡旋，并通过推导矢量时空传递函数和数值模拟验证了该方法的可行性。
2023-08-22 physics.optics
Optically induced metal-to-dielectric transition in Epsilon-Near-Zero metamaterials
ε近零材料表现出介电常数实部随波长从正值到负值的转变。在这里，我们研究金属-电介质层状超材料的均匀制度（每层具有强烈的亚波长厚度）与零实部的介电常数在近红外区域。通过光学泵浦的超材料，我们实验表明，接近ε等于零（EEZ）的波长的介电常数表现出显着的过渡，从金属（负介电常数）的电介质（正介电常数）作为光功率的函数。值得注意的是，这种转变作为泵浦功率的函数是线性的，并且发生在100 fs泵浦脉冲的量级的时间尺度上，其不需要被调谐到特定波长。介电常数增加的线性度允许我们以标准三阶光学非线性来表达超材料的响应：这显示了在穿过EEZ波长时实部和虚部的作用的明确反转，进一步支持超材料的物理行为中的光学诱导变化。
2016-01-26 physics.optics
Simultaneous magnetic and electric Purcell enhancement in a hybrid metal-dielectric nanostructure
混合金属-电介质结构结合了金属和电介质材料的优点，在精心布置下支持高限制但低损耗的磁共振和电共振。然而，它们增强磁发射的潜力尚未被探索。在这里，我们研究了由介电纳米环和银纳米棒组成的混合结构所支持的同时磁和电的Purcell增强。这种结构在光通信波段中，在纳米环上的磁共振和纳米棒上的电共振的模式混合下，能够实现低欧姆损耗和高度受限的场。因此，60倍的磁Purcell增强和45倍的电Purcell增强可以同时与辐射传输到远场的$>95\%$一起实现。发射极的位置有几十纳米的公差，可以保证足够大的Purcell增强，这给实验制作带来了方便。此外，由这种混合纳米结构形成的阵列可以进一步增强磁性Purcell因子。这一发现为在集成光子电路中选择性地激发磁发射和电发射提供了可能。它还可以以更简单的布置促进更亮的磁发射源和发光超颖表面。
2023-01-30 physics.optics
Metallo-Dielectric Photonic Crystals and Bandgap Blue-Shift
光子晶体结构最吸引人的方面之一是在构成材料之间具有足够高的介电对比度的结构中产生的光子带隙。了解特定的光子晶体结构及其相关的阻带位置如何选择性地干扰入射光，对于在一系列光学应用中实现这些结构化光子晶体至关重要。金属-介电光子晶体用于将金属颗粒结合到这些结构的有序排列中。我们研究了铜，镍和金金属渗透到聚苯乙烯蛋白石和二氧化钛反蛋白石。我们报道了与金属-介质光子晶体结构直接相关的一致的光学现象。在蛋白石光子晶体中出现了更明显和更多的衍射共振，金属沉积在顶层。蛋白石和反蛋白石结构的共同点是（111）光子阻带位置的蓝移，其幅度随着结构中金属含量的增加而增加。通过改变金属在光子晶体结构中的含量和位置，研究了光子阻带蓝移的原因。引入到结构化介电介质中的金属通过改变光子晶体的有效介电常数来调谐光子阻带。
2021-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical nonlinearity enhancement of graded metal-dielectric composite films
我们解析地导出了具有弱非线性的梯度金属-电介质复合薄膜内部的局域电场，进而得到了梯度结构的有效线性介电常数和三阶非线性极化率。结果，组成依赖的渐变可以在光学区域中产生宽的共振等离子体激元带，导致光学非线性的大增强，从而导致大的品质因数。
2004-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Extraordinary fluorescence enhancement in metal-dielectric core-shell nanoparticles
与金属增强荧光的范例相反，非常厚的介电涂层可以非常有利于在实际条件下实现位于Au@介电球形核-壳颗粒的壳的表面上或内部的发射体的平均荧光增强因子$\bar F\gtrsim 3000$的极值，甚至对于具有100%固有量子产率的发射体。厚的电介质涂层有利于高质量的横向电（TE）多极（$\ell=7$）谐振，这是所报告的$\bar F$的异常值的主要原因。
2021-03-31 physics.chem-ph physics.optics
Spontaneous down conversion in metal-dielectric interface - a possible source of polarization-entangled photons
研究了激光斜入射时金属-介质界面的自发下转换现象。在这种情况下，如果使用对应于用于产生的等离子体的Kretschmann配置的激发角，则可以以高效率产生偏振纠缠表面等离子体激元对。如果使用适当的纳米结构的金属膜，允许直接激发表面等离子体激元并满足它们与所产生的表面等离子体激元的相位匹配条件，则可以进一步提高效率。
2014-06-09 physics.optics quant-ph
Frequency-domain calculation of Smith-Purcell radiation for metallic and dielectric gratings
在频域模拟中比较了金属光栅和电介质光栅（硅，二氧化硅）的史密斯-珀塞尔辐射强度。数值模型进行了讨论，并验证了切伦科夫辐射的Frank-Tamm公式。对于30 keV的电子，矩形介电光栅的效率比它们的金属对应物低，对于硅低一个数量级，对于二氧化硅低两个数量级。对于所研究的所有光栅，由于光栅中的电磁谐振，辐射强度随光栅齿高振荡。三维和二维数值模型进行了比较。
2020-09-05 physics.acc-ph physics.optics
