Optical Nano-antennas
本报告关注各种形式的光学纳米天线，如金属纳米棒，十字形纳米颗粒和孔径，周期性元表面，如孔阵列和靶心结构。介绍了它们在波分复用/解复用、整形辐射图案和透射光的偏振态、基于折射率的传感、增强邻近量子发射体的辐射衰减速率等方面的应用以及实现这些效应的新方法。
2020-03-12 physics.optics
One-way optical waveguides for perfectly matched non-reciprocal nano-antennas with dynamic beam tuning
沿传统波导传播的光信号在波导终端处被反向反射。如果波导只允许单向传播，则不会发生这种背反射;光信号几乎100%转换为辐射模式。因此，端接的单向波导可以用作具有自然引导和馈送机制的匹配纳米天线。我们研究了最近提出的纳米尺度单向等离子体波导的终止效应，并显示了其作为匹配纳米天线的特性。由于单向结构本质上是不可逆的，我们的天线具有不同的发射和接收模式，以及动态波束形成功能。这些独特的属性提供了新的可能性，动态方向的选择性，不同的发射和接收操作。最后，新概念提供了纳米天线作为非互易纳米光子学的另一个重要应用领域，加速了对前者和后者活动领域的研究。
2011-10-16 physics.optics
Optical microscopy via spectral modifications of a nano-antenna
现有的光学显微镜通过收集从物体发射的光子来形成图像。在这里，我们报告的实验实现显微镜，而不需要直接与样品的光通信。为了实现这一点，我们扫描了一个单一的金纳米粒子作为纳米天线在近场的样品，并研究了其固有的辐射特性的修改，通过监测其等离子体光谱。
2005-09-26 physics.optics
Enhancement of Terahertz Photoconductive Antennas and Photomixers Operation by Optical Nanoantennas
光电导天线和光电混合器是非常有前途的太赫兹辐射源，广泛用于生物物体的光谱学、表征和成像、深空研究、表面扫描和潜在危险物质的检测。这些天线结构紧凑，可以在室温下产生超宽带脉冲和可调谐连续波太赫兹信号，而不需要高功率光源。然而，这样的天线相应地具有相对低的飞秒激光脉冲或两个接近的泵浦波长（光混合器）到脉冲和连续太赫兹辐射的能量转换效率。最近，已经提出了一种解决这个问题的方法，其涉及应用于太赫兹光电导天线和光混合器的纳米光子学的已知方法。该方法包括使用光学纳米天线来提高天线间隙中的泵浦激光辐射吸收的效率，减少光激发载流子的寿命，以及提高天线热效率。这篇评论的目的是系统化的所有研究人员在这一有前途的领域的混合光太赫兹光电导天线和光混频器。
2016-07-25 physics.optics
Interferometric evanescent wave excitation of nano-antenna for ultra-sensitive displacement and phase metrology
提出了一种基于纳米天线干涉倏逝波激励的超灵敏位移和相位测量方法。我们表明，与适当选择的纳米天线，微小的位移或相对相位变化可以转换成敏感的散射方向变化的傅立叶$k$空间。这些变化源于干涉倏逝波内虚坡印廷矢量取向的强位置依赖性。使用强倏逝驻波，在纳米天线的零散射方向上实现了高灵敏度，该方向在长范围内随位移线性变化。利用弱倏逝波干涉，可以对所选位置附近的微小位移或相位变化达到更高的灵敏度。所提出的方法的高灵敏度可以形成许多应用的基础。
2018-06-12 physics.optics
Plasmonic Antennas as Design Elements for Coherent Ultrafast Nanophotonics
等离子体激元的相干宽带激发将超快光子学带到纳米级。然而，为了充分利用这种超快纳米光子应用的潜力，随意设计和控制等离子体系统的超快响应的能力至关重要。在这里，我们开发了一个框架，系统的控制和测量超快动力学的近场热点。我们展示了飞秒时间尺度下等离子体天线相干响应的确定性设计。利用耦合天线配置的新兴特性，我们使用校准的天线来设计超快等离子体的两个广受欢迎的应用：亚波长分辨率相位整形器和超快热点开关。此外，我们表明，混合本地化共振的有损等离子体激元粒子是纳米级相干控制背后的机制。这种简单，可重复和可扩展的方法有望将超快等离子体转变为一种直接的工具，用于室温量子光学，纳米级固态物理和量子生物学等领域。
2012-11-05 physics.optics
Design and performance of a terahertz photoconductive antenna with nano-crossfinger structure
提高光电导天线（PCA）的太赫兹（THz）辐射功率和/或光-太赫兹转换效率被广泛认为是THz领域最具吸引力和挑战性的任务之一。在这项工作中，太赫兹PCA的设计与纳米交叉指结构的有源区提出。采用基于全波模型的时域有限差分法计算了该PCA的THz辐射特性。作为比较，PCA与纳米指结构，承诺增强THz辐射比传统的PCA也进行了数值分析。结果表明，纳米交叉指PCA可以辐射甚至更高的太赫兹场比纳米指PCA，主要是由于增强的偏置场内的纳米结构。
2014-08-04 physics.optics
Dielectric microsphere coupled to a plasmonic nanowire: A self-assembled hybrid optical antenna
混合介观结构可以将介电光学共振与等离子体激元极化激元结合起来，在芯片级纳米光通信和传感中具有重要意义。这项实验研究展示了如何将荧光微球耦合到银纳米线上，作为远程激发的光学天线。为了实现这种结构，自组装方法被用来耦合荧光二氧化硅微球到一个单一的银纳米线。通过在纳米线的一端激发传播的表面等离子体激元，实现了微球的斯托克斯位移回音壁模式（WGM）的远程激发。使用傅立叶平面光学显微镜研究了WGM介导的荧光发射，并对天线的极向和方位发射角进行了量化。有趣的是，银纳米线的厚度被证明有直接的分支上的角发射模式，从而提供了一个设计参数来调谐天线特性。此外，通过采用三维数值模拟，电近场的微球和纳米线之间的间隙结映射，和纳米线耦合到微球的模式被识别。这项工作提供了一种自组装的光学天线，结合了介电光学共振与传播等离子体激元，并可以利用在混合非线性纳米光子学和单分子遥感。
2019-10-09 physics.optics
Highly efficient ultra-broad beam silicon nanophotonic antenna based on near-field phase engineering
光学天线是光学相控阵（OPA）和自由空间光学互连中的基本元件。光学天线设计中的一个突出挑战在于同时实现高辐射效率、超紧凑的基底面和宽辐射角，这是具有宽转向范围的密集2D OPA所需的。在这里，我们展示了一个全新的概念，基于近场相位工程的纳米光子天线。通过在夫琅和费变换中引入一个特定的近场相位因子，远场光束被展宽到衍射极限之外。我们使用横向交错的亚波长光栅纳米结构来控制近场相位。该天线的辐射效率为82%，尺寸为3.1 μ m * 1.75 μ m，纵向和横向的超宽远场波束宽度分别为52°和62°。这种前所未有的设计性能是通过在300 nm SOI平台中的单蚀刻光栅纳米结构实现的。
2022-09-01 physics.optics
High Sensitivity Terahertz Detection through Large-Area Plasmonic Nano-Antenna Arrays
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
针对传统等离子体光电导天线工作带宽受限的问题，提出基于大面积等离子体光电导纳米天线阵列的宽带太赫兹探测技术，兼具纳米级强光-太赫兹相互作用、宽带宽、抗光束失准特性，实现了107 dB的高信噪比探测。
2016-12-24 physics.optics
Highly efficient and broadband wide-angle Holography Using Patch-Dipole Nano-antenna Reflectarrays
我们展示了宽角度，宽带和高效的反射全息利用耦合偶极贴片纳米天线单元施加任意相位分布的反射光。高保真度图像以相对于入射光的450 °和200 °的角度投射，在超过180 nm的光学带宽上效率在40%-50%之间。在很宽的光谱范围内发现与理论预测的极好的一致性。这种反射阵列的演示为扩大大角度全息术的极限开辟了新的途径。
2017-02-08 physics.optics
Spectral behavior of localized plasmon resonances in the near- and far-field regimes. Comment on The spectral shift between near- and far-field resonances of optical nano-antennas
在Menzel等人最近的一篇论文中（Opt. Exp. 22，9971（2014）），其作者分析了远场和近场区域之间的金属纳米天线的等离子体共振的光谱红移效应。在这里，我们证明了他们对这种效应的解释与最近在Langmuir 29，6715（2013）中报道的观点相同;然而，前者是不完整的，需要一些注释和澄清，需要额外的相关概念和物理意义的论点。
2014-07-16 physics.optics
Polarization control with plasmonic antenna-tips: A universal approach for optical nano-crystallography and vector-field imaging
控制线性和非线性光学光谱中的传播和偏振矢量使得能够探测光学响应的各向异性，从而在光学成像中提供结构对称性选择性对比度。在这里，我们提出了一种新的倾斜天线针尖的方法来控制光矢量场打破针尖增强近场显微镜中的纳米探针的轴对称性。这产生了局部等离子体天线效应，其具有显著增强的光场矢量，同时控制\textit{in-plane}和\textit{out-of-plane}分量。我们使用由此产生的矢量场特异性的对称性选择性非线性光学响应的二次谐波产生（SHG）的光学纳米晶体学和成像的一般方法。在尖端增强的单层MoS $_2$薄膜和单晶铁电YMnO $_3$的SHG成像，我们揭示了纳米晶体的细节域边界和域拓扑结构增强的灵敏度和纳米级的空间分辨率。该方法适用于任何各向异性的线性和非线性光学响应，并提供了分子或量子材料的光学纳米晶体成像。
2018-01-10 physics.optics
Boosting local field enhancement by on-chip nanofocusing and impedance-matched plasmonic antennas
强限制的表面等离子体激元-极化激元模式可用于通过将传播模式的截面减小到远远超过衍射极限，即，通过纳米聚焦这个过程导致显著的局部场增强，可以有利地利用现代光学纳米技术，包括信号处理，生化传感，成像和光谱学。在这里，我们提出，分析和实验证明芯片上的纳米聚焦，然后在电信波长的端射几何形状的阻抗匹配的纳米线天线激励。偶极和四极（暗）天线模式的有效激发的数值和实验证据提供，揭示基本的物理机制和类比与平面波法布里-珀罗干涉仪的操作。在我们的实验中实现的有效纳米聚焦和纳米天线共振激发的独特组合提供了对高达$\sim 12000$的场强度增强的重大推动，其中增强的场均匀地分布在$30\times 30\times 10\ {\rm nm}^3$的间隙体积上，并且因此承诺在感测、非线性光谱学和信号处理内的各种有用的片上功能。
2016-09-16 physics.optics
Highly tunable ultra-narrow-resonances with optical nano-antenna phased arrays in the infrared
我们报告了我们最近在追求高品质因子（高Q因子）等离子体共振，垂直对齐的二维（2-D）周期性纳米棒阵列的发展。2-D垂直对准的纳米天线阵列可以具有从近红外到太赫兹范围任意变化的高Q谐振，因为纳米棒的天线谐振通过材料性质、纳米棒的长度和相对于晶格表面的正交偏振方向是高度可调的。高Q值与小的光学模体积相结合给出了非常高的Purcell因子，这可能潜在地应用于各种增强的非线性光子学或光电子器件。纳米棒周围的“热点”可以很容易地收获，因为不需要指数匹配。随着环境折射率的变化，共振保持其高Q因子，这是分子传感的极大兴趣。
2014-11-14 physics.optics
Ultrafast spatiotemporal chiroptical response of dielectric and plasmonic nanospheres
该研究从理论上探究超短脉冲激发下等离激元与电介质纳米球的近场光学手性时空演化，揭示两类谐振器的手性响应差异及机制，验证矢量光束的调控能力，为手性光-物质相互作用的时空调控提供新可能。
2023-10-22 physics.optics
Resonant bowtie aperture nano-antenna for the control of optical nanocavities resonance
扫描近场光学显微镜（SNOM）已成功地微调光子晶体（PC）纳米腔的光学特性。到目前为止提出的SNOM纳米探针允许对PC结构的共振峰进行红移或蓝移。本文从理论上论证了用单个SNOM探针实现光子晶体腔共振红移（达+0.65nm）和蓝移（达$-5$ ~nm）的可能性。该探针是通过在金属涂层尖端的尖端打开蝴蝶结孔径纳米天线（BNA）获得的。这种双向PC可调谐性是BNA共振（导致红移的感应电偶极子）和金属涂层尖端（引起蓝移的感应磁偶极子）对PC模式体积的影响之间竞争的结果。通过简单地控制尖端到PC的距离来修改光谱偏移的符号。该研究为高品质因数光学腔谐振波长的后期控制开辟了道路。
2015-03-20 physics.optics
Tailorable optical scattering properties of the V-shaped plasmonic nano-antennas: a computationally efficient and fast analysis
介绍了一种基于宏基函数（MBF）方法的高效计算方案，分析了平面波在V形等离子体光学纳米天线上的散射。研究了对称和反对称激励下的极化电流和散射场。我们研究了如何通过改变入射平面波的偏振态和几何参数来调整等离子体振子V形纳米天线的谐振频率。本文提出的计算模型比市售有限方法快几个数量级，并且还能够表征由纳米棒的结和弯曲组成的其他纳米天线。
2015-01-04 physics.optics
Dynamically controlled plasmonic nano-antenna phased array utilizing vanadium dioxide
我们提出并理论分析了一种方法，用于实现可调谐光学相控阵天线，利用VO2的电子波束转向应用在近红外光谱范围内的属性。该设备是基于一个一维阵列的槽纳米天线刻在一个薄的Au膜上生长的VO2层。通过在器件上引起温度梯度来获得调谐，这改变了VO2的折射率，并因此通过在下面的PCM层内产生热梯度来修改包括阵列的元件的相位响应。使用一个10元阵列，我们表明，入射光束可以转向到相对于正常的，通过施加一个梯度小于10°C。
2017-02-08 physics.optics
Spatio-spectral metrics in electron energy loss spectroscopy as a tool to resolve nearly degenerate plasmon modes in dimer plasmonic antennas
针对EELS难以解析二聚体天线近简并等离激元模式的问题，提出同时利用光谱和空间敏感性的度量方法，成功识别并确定了多个模式的能量，提升了信息提取能力。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Excitation of whispering gallery modes with a "point-and-play", fiber-based, optical nano-antenna
我们演示了激发和检测回音壁模式的光学微谐振器使用“点和播放”，基于光纤的，光学纳米天线。耦合机制是基于腔增强的瑞利散射。所收集的光谱呈现出洛伦兹下降、法诺形状或洛伦兹峰，耦合效率约为13%。光谱的特征在于耦合间隙，偏振，和光纤尖端位置。该耦合方法简单、成本低，并且最重要的是，\textit{Q}因子可以在宽耦合范围内保持在$10^8$，从而使其适合于计量、感测或腔量子电动力学（cQED）实验。
2019-06-24 physics.optics
Adding a spin to Kerker's condition: arbitrary scattering direction tuning of nano-antennas with designed excitation
我们描述了一种控制高折射率电介质纳米球定向散射的方法，该方法利用方位角极化相位涡旋和径向极化光束的独特聚焦特性，在纳米球内独立地激发自旋磁偶极子和垂直于磁偶极子的线性极化电偶极子模式。我们表明，通过简单地调整光学系统的出射光瞳上的场的相位和振幅，纳米球的散射可以被调谐到平面内的任何方向，并且该方法在宽的波长范围内工作。
2016-12-05 physics.optics
Enhanced emission and light control with tapered plasmonic nanoantennas
我们介绍了一种设计的八木宇田等离子体纳米天线，用于提高天线增益和实现控制的角度发射的光。我们证明，锥形的天线元件允许减少天线元件之间的间距十倍，也提高了其发射方向性。我们找到了最佳的锥角，提供了最大的方向性增强和最小的端射波束宽度。
2011-04-26 physics.optics
Determination of electric field, magnetic field, and electric current distributions of infrared optical antennas: A nano-optical vector network analyzer
除了电场E（r）之外，相关的磁场H（r）和电流密度J（r）表征任何电磁设备，从而提供对天线耦合和互阻抗的洞察。我们演示了在干涉零差散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）中实现的用于获得E（r）、H（r）和J（r）的射频矢量网络分析仪的光学模拟。该方法是普遍适用的，并证明了在中红外线的线性耦合偶极天线的情况下。具有纳米空间分辨率和全相位和振幅信息的底层3D矢量电近场分布E（r）的确定通过相对于通过聚焦离子束铣削和纳米CVD制造的E-平行和E-垂直具有选择性的探针尖端的设计来实现。
2010-05-31 physics.optics
Electrically-driven optical antennas
与无线电波天线不同，光学纳米天线到目前为止还不能由发电机供电。相反，它们由光或通过其附近的光学活性材料驱动。在这里，我们展示了直接电驱动的光学纳米天线具有原子级的饲料差距。在施加电压时，电子穿过馈电间隙的量子隧穿产生宽带量子散粒噪声。它的光频成分被天线有效地转换成光子。我们表明，发射的光子的属性是完全由天线结构控制，天线提高量子效率高达两个数量级的非共振参考系。我们的工作代表了一个新的范例，在纳米尺度上的电子和光子接口，例如，芯片上的无线数据通信，电驱动的单光子和多光子源，以及无背景的线性和非线性光谱和传感与纳米分辨率。
2015-02-17 physics.optics
Optical antennas as nanoscale resonators
纳米技术的最新进展使我们能够制造亚波长结构，其功能为天线，用于改善光能与纳米级物质的交换。我们描述了光学天线的主要特点，以提高量子发射器和审查的设计，增加了自发发射率的数量级从紫外线到近红外光谱范围。为了进一步探索光学天线如何导致前所未有的光-物质相互作用机制，我们绘制了金属纳米颗粒，无线电波天线和光学谐振器之间的关系。我们的分析指出了光学天线如何发挥纳米级谐振器的作用，以及这些天线如何为最先进的微腔提供独特的机会。
2011-11-05 physics.optics quant-ph
Electromechanically Tunable Suspended Optical Nano-antenna
将机械自由度与等离子体共振耦合在光机械、传感和有源等离子体中具有潜在的应用。在这里，我们展示了一个悬浮的两线等离子体纳米天线作为一个纳米静电计。天线导线通过细导线被支撑和电连接，而不干扰天线谐振。当施加电压时，在两个天线导线上感应相等的电荷。由此产生的排斥库仑力和恢复弹性弯曲力之间的平衡使我们能够精确地控制间隙的大小。因此，悬浮光学纳米天线（SONA）的谐振波长和场增强可以可逆地调谐。我们的实验突出了实现大带宽光纳机电系统（NEMS）的潜力。
2016-01-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Highly sensitive and selective sugar detection by terahertz nano-antennas
碳水化合物的分子识别和区分是重要的，因为碳水化合物在大多数生物体中对于能量代谢和细胞间通讯起着重要作用。然而，由于在物理或化学特征上缺乏显著区别，很难识别或区分各种碳水化合物分子。尽管已经做出了相当大的努力来开发选择性地使用化学受体或系综阵列的单个碳水化合物的传感平台，但是它们的检测和辨别极限在毫摩尔浓度范围内一样高。在这里，我们展示了一种高灵敏度和选择性的检测方法，用于使用基于纳米缝隙天线阵列的传感芯片，在太赫兹频率范围内工作的碳水化合物分子的歧视。这种THz超材料传感工具可以识别各种类型的碳水化合物分子，分子浓度范围很广。通过纳米天线的强局部化和增强的太赫兹传输可以有效地增加分子吸收截面，从而即使在低浓度下也能够检测这些分子。通过太赫兹光谱和透射率图像验证了纳米天线传感芯片的性能。各种碳水化合物的筛选和鉴定可以应用于测试，甚至具有高灵敏度和选择性的真实市场饮料。
2015-06-28 physics.optics
Design of a Monopole Antenna Based Resonant Nanocavity for Detection of Optical Power from Hybrid Plasmonic Waveguides
提出了一种新型的等离子体波导耦合纳米腔与一个天线的混合等离子体波导本地化的光功率，并随后将其转换为电流。纳米腔被设计为法布里-珀罗波导谐振器，而微带天线由直接安装在波导终端的金属部分上的金属纳米棒制成，该金属部分充当导电接地。纳米腔与夹在天线和地面之间的天线馈电重合。来自波导的最大功率可以通过天线中以及纳米腔中的场谐振耦合到纳米腔中并在纳米腔中被吸收。模拟结果表明，在体积为220 × 150 × 60 nm $^3$的锗填充纳米腔中，可以吸收42%的光功率。该设计可以在纳米级光探测、亚波长光聚焦和操纵以及传感方面找到应用。
2013-12-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
A compact and simple photonic nano-antenna for efficient photon extraction from nitrogen vacancy centers in bulk diamond
通过介质天线提高单个发射器的收集效率是研究固态量子光源的常用方法。目前的设计概念通常受到大的占地面积、淬火或复杂的制造工艺的影响。在这里，我们报告的另一种设计，其中的Kerker效应是用来准直发射从氮空位（NV）中心。这里讨论的结构是一种容易制造的圆柱形突起，由金刚石制成，位于金刚石基底的顶部，其中心包含NV。我们优化的结构方面的应用在量子信息处理和量子传感，并发现高达15倍的光子提取。
2017-05-03 physics.optics
Enhancement of ultrafast electron photoemission from metallic nano antennas excited by a femtosecond laser pulse
我们已经证明了第一次，在铝表面上的纳米天线（中心纳米尖端内的亚微米坑）的阵列，制造使用特定的双脉冲飞秒激光照射方案，结果在28倍的增强的非线性（三光子）电子光电发射产率，由第三个强烈的红外飞秒激光脉冲驱动。支持的数值电动力学模型表明，电子发射增加，而不是由于一个更大的有效铝表面，但由于瞬间局部电磁场增强附近的纳米天线，由尖端的避雷针效应和作为微反射器和环形边缘作为等离子体透镜的凹坑的聚焦效应。
2013-12-20 physics.optics
Relating localized nanoparticle resonances to an associated antenna problem
我们在概念上统一的描述存在于金属纳米粒子和光学纳米线天线的共振。为此，纳米天线被视为一个法布里-珀罗谐振器与任意的半纳米粒子形成的终端。我们表明，这些纳米粒子的准静态偶极共振的频率与频率相一致的基本传播等离子体激元模式的复反射系数的相位在电线终端金额为$π$。因此，即使对于可忽略的线长度，也发生光学线天线的最低阶法布里-珀罗谐振。这种方法可以用来容易地计算任意形状的纳米粒子的谐振频率，或通过改变它们的终止来调谐纳米天线的谐振。
2010-10-14 physics.comp-ph physics.optics
Relations between near-field enhancements and Purcell factors in hybrid nanostructures of plasmonic antennas and dielectric cavities
本文理论揭示了混合等离子体-介质纳米结构中近场增强与珀塞尔因子并非完全正相关，消光截面是决定珀塞尔因子的关键因素，并给出了耦合系统珀塞尔因子的预测方法与极限。
2024-01-15 physics.optics
Terahertz nano antenna enabled early transition in VO2
研究了太赫兹波在纳米图形二氧化钒薄膜中的传输特性。发现图案化允许降低表观转变温度。对于最小宽度的纳米天线的情况，转变温度相对于裸膜低多达10度，使得纳米图案化的滞后曲线完全将它们自己与它们的裸膜对应物分离。这种早期的转变来自于纳米天线使有效介电常数提高了一个数量级。这一现象开辟了转变温度工程的可能性。
2012-08-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Selective and optimal illumination of nano-photonic structures using optical eigenmodes
使用由电磁场和光子结构之间的相互作用定义的光学本征模，可以确定这些结构相对于特定可测量量的最佳照明。这里考虑的一个这样的量是纳米天线阵列的热点区域中的电场强度。本文提出了两种可能的方法，都基于光学本征模，以确定耦合到从纳米天线阵列中取出的单个纳米天线顶部的单个热点的最佳和最有效的照明。这两种方法进行了比较的串扰和整体耦合效率。
2011-11-30 physics.optics
Ultracompact fiber integrated X-ray dosimeter based on scintillators coupled to a nano-optical antenna
高能辐射是当今科学、医学和工业成像以及癌症治疗的基石。然而，它们的检测和剂量测定仅限于与内窥镜不兼容的适度紧凑的系统。在这里，我们报告的第一个实验成像和剂量测定的X-射线与ultracompact传感器集成在一个单模光纤（125 $μ$ m全直径）的末端。我们实现了这样的剂量计耦合的发光二极管的纳米光学天线工程在光纤的末端，并通过检测在光纤外耦合发光与光子计数器。X射线聚焦束的直接轮廓和实时剂量测定揭示了几微米的空间分辨率以及在8-10 keV的能量下优于10个$/$ X光子的灵敏度。由于纳米光学平台相对于光纤自动对准，因此所得到的剂量计是即插即用的、灵活的，并且它适合于在较高X射线能量下的超低足迹内窥镜检查。因此，我们的纳米光学方法提供了可能性，X射线轮廓和剂量测定在超密闭环境中，开辟了新的途径，在X射线成像，实时控制癌症放射治疗和居里疗法，医疗和工业内窥镜等领域的这项研究，纳米光学天线作出了第一个关键贡献的X射线传感协议和架构的发展。
2016-10-02 physics.optics
Raman signal-enhancement and broadening with graphene-coated diamond-shape nano-antennas
我们使用宽带菱形天线，其带宽可以覆盖泵浦激光和散射模式之间的频率范围，结合均匀沉积的石墨烯测试膜。
2013-09-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Circular Optical Nanoantennas: An Analytical Theory
提出了一种完全解析的理论来描述由均匀圆盘叠层构成的光学纳米天线的谐振特性，即圆形贴片纳米天线。它包括在分析计算的相位积累的表面等离子体激元的谐振器和天线终端的复反射系数的额外贡献。这使得理论是独立的，不需要拟合参数。非常天线谐振，然后解释了一个简单的法布里-珀罗谐振器模型。预测相比，严格的模拟，并显示出良好的协议。使用这个分析模型，圆形天线可以通过改变堆叠的组成来调谐。
2012-06-14 physics.optics
Nano antennas array for improving the light emission rate of organic phosphorescence
在本文中，我们提出了如何纳米天线阵列的基础上，铝和金成功地提高了磷光发射率的铱-聚吡咯（Irppy 3）和铂-八乙基-卟啉（PtOEP）的解决方案-这是常用的有机发光二极管（OLED）器件中的活性层。使用电子束光刻，纳米天线被嵌入这些有机溶液中，并进行了实验室测量。有机溶液的激子寿命降低了15%，而由于OLED内部和提取效率的提高，光致发光提高了10%。
2019-10-25 physics.app-ph physics.optics
Silicon Nitride Waveguides for Plasmon Optical Trapping and Sensing Applications
我们展示了一个氮化硅沟槽波导与蝴蝶结天线等离子体增强光捕获沉积。亚微米氮化硅沟槽波导的制作与传统的光学光刻在一个低成本的方式。波导不仅具有低传输损耗和高非线性的优点，而且具有微流通道和波导相结合的优点。包含在梯形沟槽通道中的分析物可以与来自下方波导的渐逝场相互作用。渐逝场可以通过等离子体纳米结构进一步增强。在金纳米蝴蝶结天线的帮助下，所研究的波导对10 nm聚苯乙烯纳米颗粒表现出出色的捕获能力。我们发现，蝴蝶结天线可以导致60倍的增强电场的天线间隙。纳米颗粒上的光捕获力提高了三个数量级。一个强烈的趋势表明，纳米粒子可能会移动到高场强区，表现出的天线的捕获能力。采用点偶极子假设计算了垂直方向的梯度力，解析解与全波模拟结果吻合较好。研究表明，纳米结构图案化的氮化硅沟槽波导适用于光捕获和纳米颗粒传感应用。
2015-09-14 physics.optics
Radiative Emission Enhancement Using Nano-antennas Made of Hyperbolic Metamaterial Resonators
分析了双曲型超材料谐振器作为纳米天线用于增强其附近量子发射体的辐射发射。已经表明，由于非常大的态密度，双曲超材料衬底附近的发射器的自发发射率显著增强。然而，增强耦合到自由空间，这是中央的应用，如固态照明，还没有得到显着的研究。在这里，我们用数值方法证明了在660 nm波长处的自由空间辐射发射的大约100倍的增强，通过利用圆柱形HM谐振器，其半径为54 nm，高度为80 nm，在不透明的银包覆衬底的顶部上。我们还展示了如何自由空间辐射增强因子取决于偶极子的方向和发射器附近的亚波长谐振器的位置。此外，我们还计算了亚波长间距的HM谐振器阵列可以保持单个谐振器的大部分增强效果。
2014-08-14 physics.optics
Plasmonic Double-hole Bull's Eye Nano-antenna for Far-field Polarization Control
本研究通过数值模拟与实验，结合背焦面显微镜偏振成像及斯托克斯参数分析，探究了等离子体双孔牛眼纳米天线的偏振转换特性，证明其可实现线偏振与圆偏振互转等复杂转换，为微型偏振器件等应用提供支撑。
2025-02-11 physics.optics
Aperture optical antennas
本文综述了亚波长口径天线在光学领域的研究，既关注基础研究，也关注应用。第2节报告了使用三种主要类型的孔径天线增强光-物质相互作用：单个亚波长孔径，由浅表面波纹包围的单个孔径和亚波长孔径阵列。大部分纳米孔径应用致力于生物光子学领域，以改善分子传感，这在第3节中进行了综述。最后，在第4节中讨论了纳米光学（光源、探测器和滤波器）的应用。
2014-05-17 physics.optics
Optical Antenna-based Fluorescence Correlation Spectroscopy to Probe the Nanoscale Dynamics of Biological Membranes
活细胞的质膜在从纳米尺度到中尺度的多个空间尺度上被划分。这种非随机组织对于大量细胞功能至关重要。在纳米尺度上，细胞膜组织成富含胆固醇、鞘脂和某些类型蛋白质的动态纳米组装体。研究这些被称为脂筏的纳米组装体在基础细胞生物学中具有至关重要的意义。然而，这一目标需要同时纳米空间精度和微秒时间分辨率，这是普通显微镜无法达到的。基于金属纳米结构的光学天线有效地增强和限制光到纳米尺寸，突破了光的衍射极限。在这个角度来看，我们讨论了最近的进展相结合的光学天线与荧光相关光谱（FCS），以监测微秒级的动态在纳米尺度的空间尺寸。这些新的发展提供了许多机会，研究脂质和蛋白质的动态模拟和天然生物膜。
2017-12-19 physics.bio-ph physics.optics
Nanorod optical antennas for dipolar transitions
光学天线将物体与光联系起来。在这里，我们分析金属纳米棒天线作为腔体与可变的反射系数，通过天线模式的辐射来获得偶极跃迁的相互作用。所提出的分析模型准确地描述了完整的发射过程，并总结在一个相位匹配方程。我们展示了天线模式如何演变，因为它们变得越来越多的约束，即等离子体。结果说明了为什么有效的天线不应该太等离子体激元，以及如何subradiant甚至模式可以演变成弱相互作用的暗模式。我们的描述对于纳米棒与光的相互作用是有效的，因此具有广泛的适用性。
2009-12-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Enhancement of molecular coherent anti-Stokes Raman scattering with silicon nano-antennas
表面增强相干反斯托克斯拉曼散射（SE-CARS）利用金属纳米结构上的表面等离子体共振来放大目标分子的相干拉曼响应。虽然这些金属天线在SE-CARS研究中取得了重大成功，但在超快激发下纳米天线的光致形态变化在稳定性和可再现性方面引入了重大障碍。这些障碍需要克服，以建立SE-CARS作为快速生物分子传感的可靠工具。在这里，我们通过执行分子CARS测量来解决这一挑战，该测量由具有更有利的热性能的高折射率介电颗粒制成的纳米天线增强。我们提出了第一个实验演示增强分子CARS信号观察Si纳米天线，它提供了更好的热稳定性相比，他们的金属同行。
2022-05-25 physics.chem-ph physics.optics
Near-field imaging of plasmonic nanopatch antennas with integrated semiconductor quantum dots
在过去的十年中，包含数百皮米到几纳米厚的介电间隙的等离子体纳米贴片天线引起了越来越多的关注，因为它们将电磁场限制在严重的亚衍射限制体积内。对限制在这些等离子体腔中的激子和色心的光学性质的实质性控制已经用远场光学光谱法证明，但是近场光学光谱法对于改善对纳米级等离子体-发射体相互作用的理解是必不可少的。在这里，我们的特点与阴极发光显微镜孤立的纳米贴片天线的强度和相位分辨等离子体响应。此外，我们探讨耦合等离子激元异质结构的光学和电子束光谱之间的区别，以确定未来的纳米级表征和控制的混合纳米光子结构的限制和机会。虽然我们在时间分辨光致发光光谱中观察到大量的Purcell增强，但在混合纳米光子结构的阴极发光光谱中观察到可忽略的Purcell增强。电子束和激光激发的测得的Purcell增强的实质性差异可以理解为这些互补实验的不同选择规则的结果。这些结果为纳米贴片天线中的近场等离子激元-激子相互作用提供了一个全新的理解，这对无数新兴的量子光子器件至关重要。
2021-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Toward Full Spatio-Temporal Control on the Nanoscale
介绍了一种在纳米尺度上实现全相干控制的方法。它是基于时空调制的表面等离子体激元（SPP）场在厚边缘的一个边缘的。SPP波包传播到这个尖锐的边缘，这个尖锐的边缘被压缩和电磁集中在一个nanofocus，形成一个超短脉冲的本地字段。该脉冲的一维空间轮廓和时间波形是完全相干控制的。
2007-05-05 physics.chem-ph physics.optics
Chiral light by symmetric optical antennas
手性是生命的起源，在自然界中普遍存在。如果一个物体与它自己的镜像是不可重叠的，那么它被认为是手性的。这涉及圆偏振光如何与这样的物体相互作用，圆二色性，右和左圆偏振光的差分吸收。根据生物学、化学和物理学中的共识，圆二色性是由于内部手性结构或外部对称性被光照破缺而产生的。我们表明，圆二色性是可能的，在对称照明与简单的对称光学纳米天线。我们从实验和理论上证明了两个具有相位滞后的类电磁偶极模，原则上，足以在非手性结构中产生圆二色性。后者的例子是所有可见光谱光学纳米天线，对称纳米椭圆和纳米二聚体。这一发现的简单性和普遍性揭示了纳米级电磁设计的全新意义，对生物学、化学和材料科学中的光学具有潜在的深远影响。
2014-12-11 physics.optics
Advanced engineering of single-crystal gold nanoantennas
本文介绍了一种利用单晶金片制作纳米光学天线的纳米加工工艺。该方法依赖于合成二维微米尺寸的金晶体，然后对所需的天线布局进行干法蚀刻。单晶光学纳米天线的制造与标准的电子束光刻工具和干法刻蚀反应器代表了一种替代的技术解决方案，聚焦离子束铣削的对象。该过程的例子是工程纳米棒天线。暗场光谱表明，从单晶片产生的光学天线具有减少的局部表面等离子体共振损失相比，类似形状的无定形设计。本发明的方法易于应用于其他金属，如银或铜，并提供了在通过胶体化学合成的结晶颗粒中没有发现的设计灵活性。
2017-03-07 physics.optics
THz nanofocusing with cantilevered THz-resonant antenna tips
我们开发了太赫兹共振扫描探针尖，产生强烈增强和纳米级限制太赫兹近场在他们的尖端顶点。采用聚焦离子束（FIB）加工技术制备了THz波长（λ = 96.5 μm）量级的针尖，并将针尖固定在标准原子力显微镜（AFM）的悬臂梁上。通过石墨烯基（热电）近场检测，测量尖端顶点（半径25 nm）处的近场强度作为尖端长度的函数，分别表明尖端长度为33和78 μm时的一阶和二阶几何天线谐振。在共振时，我们发现近场强度比17 μm长的针尖（标准AFM针尖长度）提高了一个数量级，这一点得到了数值模拟的证实，数值模拟进一步预测了相对于入射场约107的显着强度增强。由于我们的尖端的强场增强和标准AFM操作，我们设想在散射型太赫兹近场纳米显微镜和太赫兹光电流纳米成像，纳米级非线性太赫兹成像，或采用超强和超短太赫兹脉冲的物质的纳米级控制和操纵中的多种和直接的未来应用。
2018-05-03 physics.optics
Controlled spatiotemporal excitation of metal nanoparticles with femtosecond pulses
我们讨论了飞秒脉冲与银纳米线和纳米颗粒相互作用的时域有限差分模拟。我们展示了如何在金属表面附近的局部热点可以产生和控制的时空方式。通过使脉冲啁啾使得有效频率随着时间经过与纳米结构的不同空间区域相关联的表面等离子体共振而使得控制成为可能。这种纳米结构对啁啾脉冲的响应可以提供一种编码或解码光学信号的新方法。
2004-06-08 physics.comp-ph physics.optics
Comparison of electromagnetic field solvers for the 3D analysis of plasmonic nano antennas
等离子体纳米天线在光学频率下非常有吸引力，这是由于它们的强共振-即使当它们的尺寸小于波长时-并且由于它们的极端场增强潜力。这样的天线可以应用于生物纳米颗粒的感测以及用于单分子检测。由于金属在光频下的大量材料损耗和强色散，等离子体天线的数值分析是非常苛刻的。当利用纳米颗粒之间的非常窄的间隙来增加场增强时，会引起额外的困难。在本文中，我们讨论了时域求解器，即FDTD和FVTD的主要困难，我们比较了各种频域求解器，即商业有限元软件包JCMsuite，Comsol，HFSS，微波工作室与半解析MMP代码，可用作参考，由于其收敛速度快，精度高。
2010-02-12 physics.comp-ph physics.optics
Second-Harmonic Generation Enhancement by Film-Coupled Plasmonic Nanopatch Antennas With Integrated Quantum Emitters
等离子体纳米腔已被证明是一种强大的光学平台，用于将光限制在远小于衍射极限的长度尺度上。腔模体积内的增强的电磁场实现了导致线性和非线性光学机制中的应用的多种显著效果。在这项工作中，我们展示了增强的二次谐波产生从个人等离子体纳米贴片天线，通过分离银纳米立方体从一个光滑的金膜，使用一个子10纳米氧化锌间隔层形成。当纳米贴片天线在其基本等离子体激元频率下被激发时，观察到二次谐波产生波的强度增加了10^4倍。此外，通过集成在基频处具有吸收能量的量子发射器，观察到具有19 meV的拉比分裂能量的二阶非线性激子-极化激元强耦合响应。因此，使用纳米贴片天线的非线性频率转换提供了一个很好的平台，在弱耦合和强耦合制度，这将有很大的潜力，在光学工程和信息处理的应用中的光-物质相互作用的非线性控制。
2022-03-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
