Optical Field Enhancement in Nanoscale Slot Waveguides of Hyperbolic Metamaterials
提出并论证了双曲型超材料纳米缝隙波导实现大的光场增强。通过数值计算和解析方法分析了双曲型超材料中空气缝隙内增强电场与波导模式耦合和介电常数张量的关系。超材料缝隙波导中的光强度可以比常规硅缝隙波导中的光强度强25倍以上，这是由于双曲超材料中支持的双折射率所实现的紧密光模式限制。用实际的金属-介质多层波导结构验证了电场增强效应。
2012-04-19 physics.optics
Plasmonic Tamm states: second enhancement of light inside the plasmonic waveguide
提出了金属-绝缘体-金属（MIM）波导中的一类Tamm态。采用基于阻抗的传输矩阵方法对其进行了研究和优化，在等离子体Tamm态的参与下，场可以得到两次增强：第一次是由于普通波导和纳米等离子体波导之间的耦合，第二次是由于Tamm态的强局域化和场增强。如我们的二维耦合配置所示，当1550 nm光从300 nm Si平板波导耦合到40 nm MIM波导中时，|E| ^2被增强高达1050倍。
2014-01-21 physics.optics
Photonic bandgap plasmonic waveguides
已经提出了一种新颖类型的等离子体激元波导，其特征在于“开放”设计，其易于制造、易于激发并且提供对等离子体激元模式的方便访问。利用泄漏辐射显微镜对光子带隙（PBG）等离子体波导的光学特性进行了实验研究，并利用有限元法对光子带隙波导进行了数值模拟，证实了光子带隙波导在宽光谱范围内的光学特性。PBG等离子体激元波导的传播和本地化特性已被讨论为工作波长的函数，波导芯尺寸和脊的周期性反射器的基本和高阶等离子体激元模式的波导中的数量。
2011-04-27 physics.optics
Plasmonic waveguides cladded by hyperbolic metamaterials
具有双曲色散的强各向异性介质可以用于等离子体激元波导的包层。为了分析这种波导的基本特性，我们解析地研究了双曲超材料（HMM）在HMM-Insulator-HMM（HIH）结构中的一维波导。我们表明，双曲型超材料包层在设计HIH波导的性能方面提供了灵活性。我们对一维等离子体波导的比较研究表明，HIH型波导可以具有比MIM或IMI波导更高的性能。
2014-11-14 physics.optics
A bandgap phenomenon in non-periodic plasmonic waveguides
介绍了层状绝缘体-金属-绝缘体等离子体波导中奇、偶等离子体模低损耗谱窗之间的色散带隙开放现象。从一个三层等离子体色散关系开始，我们解释和数值证实了等离子体带隙的存在，并在一个非常宽的光谱范围内从紫外到远红外研究其性质。所观察到的带隙开口的性质解释在波导中的等离子体激元模式的有效介电常数的近零值。等离子体激元带隙谱的调整与等离子体激元波导的结构修改证明。作为一个应用实例，我们说明了一个新的概念，表面等离子体激元和自由空间激发波之间的耦合控制，通过采用锥形非绝热绝缘体-金属-绝缘体波导。
2015-11-25 physics.optics
Nanoscale Plasmonic Slot Waveguides for Enhanced Raman Spectroscopy
我们从理论上研究了几种类型的等离子体缝隙波导用于增强拉曼光谱中的测量信号，这是电场和Purcell因子增强的结果，以及光-物质相互作用体积和拉曼信号收集效率的增加。提出了一种直观的方法来计算累积的拉曼增强因子的一个合奏的分子在波导传感，利用分析光子格林函数展开的波导正常模式，我们结合这与量子光学形式主义的分子波导相互作用模型拉曼散射。我们随后展示了集成等离子体缝隙波导如何获得显著更高的拉曼增强因子：$\sim$ 5.3 $\times$与光流体光纤的比较以及$\sim$ 3.7 $\times$与平面集成电介质波导的比较，其中装置尺寸和因此分析物体积为至少三-我们还基于重要的品质因数提供了不同类型的等离子体缝隙波导之间的全面比较，并确定最佳方法以最大化拉曼增强。
2018-06-15 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
Resonant-tunnelling-assisted crossing for subwavelength plasmonic slot waveguides
从理论上研究了两个垂直的亚波长等离子体缝隙波导的交叉特性。我们发现，当遇到纳米交叉，直接交叉的串扰约为25%，几乎相同的通过。根据对称性考虑和共振隧道效应，我们设计了紧凑的基于腔的结构。结果表明，在谐振状态下，串扰被消除，吞吐量达到1.模拟结果与耦合模型理论的结果一致。当考虑材料损耗时，由于模的对称性不变，串扰仍然被抑制。我们的研究结果可能会打开一种方法来构建纳米级交叉的高密度纳米等离子体集成电路。
2008-09-22 physics.optics
Plasmonic Graphene Waveguides: A Literature Review
自2007年以来，基于石墨烯的大型研究文章因其独特的性能而在各个领域发表。在这些设计的结构中，基于石墨烯的等离子体激元波导是通信领域的有趣课题之一。在本文中，等离子体激元石墨烯波导的历史回顾。石墨烯基波导可以分为两个主要类别1-矩形和2-圆柱形波导。在这两种类别中，石墨烯可以仅电偏置或同时磁偏置和电偏置，其中石墨烯的导电性在第二种情况下变成张量。因此，我们有四个主要类别的等离激元石墨烯波导，本文进行了更精确的研究和讨论。
2018-09-26 physics.optics
Experimental Investigation of Stub Resonators Built in Plasmonic Slot Waveguides
在这项工作中，我们专注于短截线谐振器嵌入等离子体缝隙波导。该谐振器在光互连和传感器中具有潜在的应用。我们用电子束光刻和剥离技术制作了样品。我们使用基于散射矩阵的模型来量化从样品输出的光功率。我们测量的谐振腔的性质，通过耦合光的缝隙波导的光天线，利用交叉偏振的设置利用超连续谱源和高数值孔径物镜在电信波长范围内工作。我们的模型与实测数据吻合得很好。利用本文的方法可以对短截线谐振器进行进一步的研究。
2017-03-08 physics.optics
On-Chip Chemical Sensing Using Double-slot Silicon Waveguide
在本文中，我们提出了使用双缝硅波导马赫曾德尔干涉仪的折射率测量。我们提出了一种双槽波导，提供了最好的灵敏度和检测极限相比，线和单槽波导。我们展示了单模波导和双缝波导之间的超低损耗耦合，以及双缝激励的实验证明。双缝波导被用来演示一个高灵敏度的浓度传感器。使用非平衡Mach-Zehnder作为传感器装置，以证明去离子水中氯化钾的浓度。通过实验可以获得700 nm/RIU的灵敏度和7.142 e ^-6 RIU的检测限。据我们所知，所展示的灵敏度是片上引导波导感测方案的最高灵敏度。
2023-02-09 physics.app-ph physics.optics
Design of Highly Efficient Hybrid Si-Au Taper for Dielectric Strip Waveguide to Plasmonic Slot Waveguide Mode Converter
在本文中，我们设计了一个基于混合硅-金锥形的介质-等离子体缝隙波导模式转换器。研究了模式匹配、有效折射率匹配和金属吸收损耗对转换效率的影响。因此，设计了一个总长度为1.7 μ m的金属锥形漏斗耦合器，在1550 nm处实现了93.3%的非常高的转换效率。不允许这种模式转换器，以实现100%的转换效率的配置限制也进行了研究。这种高效率的转换器可以为实现超小型集成电路提供实用的途径。
2015-03-12 physics.optics
Mode conversion enhancement between silicon micro-slab and plasmonic nano-gap waveguides
研究了一种短的（~1.5μm）部分波纹锥形波导结构，用于光通信频率下硅微平板与等离子体纳米间隙波导的模式耦合。超过80%的传输效率是第一次报道数字。结果表明，波纹波导结构不仅有助于实现全片上硅等离子体器件，而且是增强介质波导到等离子体波导模式耦合的一种很好的选择。同时，我们指出，这里报道的耦合机制是不同的，通过激发表面等离子体激元极化（SPPs）在金属表面的报道[17]和[18]。
2013-04-01 physics.optics
Plasmonic waveguides with hyperbolic multilayer cladding
具有各向异性光学色散的工程等离子体超材料使我们能够定制基于超材料的波导的特性。我们研究了具有双曲色散的介质芯和多层金属-介质包层的等离子体波导。不使用任何均匀化，我们计算的谐振本征模的有限宽度的包层，并发现协议的包层波导的色散的谐振功能。我们表明，在谐振宽度，波导的传播模式耦合到包层本征模，因此，被强烈吸收。通过在实际波导的设计中避免谐振宽度，可以消除强吸收。
2014-11-14 physics.optics
Dirac Phase interferometer in a plasmonic waveguide
通过将金属波导中的等离子体波看作传播的电偶极子和磁偶极子，我们证明了根据量子力学定律，当它们在有静态磁场的空间中传播时，会获得附加相位。这种新效应在物理上不同于传统的磁等离子现象，并且在常规实验条件下足以观察到它。
2015-05-28 physics.optics
Highly Efficient Mode Converter for Coupling Light into Wide Slot Photonic Crystal Waveguide
我们设计、制作并实验验证了一个高效率的绝热模式转换器，它可以将光耦合到缝隙宽度为320nm的硅缝隙波导中。这种带槽模式转换器经过优化，可提供低至0.08dB的实测插入损耗。我们的模式转换器提供了0.1dB的低损耗相比，传统的V形模式转换器。该模式转换器用于耦合光进出320 nm缝隙光子晶体波导，实验表明，在慢光波长范围内，与V型模式转换器相比，该模式转换器的耦合效率提高了3.5dB。
2014-08-14 physics.optics
The Fano Signature in the Optical Response of a Waveguide-excited Compound Plasmonic Nanoantenna
虽然长距离传播等离子体已经被广泛研究用于实现片上光学感测平台，但基于波导激发的局部表面等离子体共振（LSPR）的感测系统尚未受到太多关注。波导激发和读出作为基于自由空间光的单粒子光谱学的替代方案对于高通量传感和芯片上药物发现平台特别有吸引力。在这里，我们提出了一个数值研究的光学响应的波导激发的等离子体穴形复合纳米天线，表现出法诺签名在其光谱响应。虽然只倏逝耦合到波导，复合纳米天线被认为是诱导高对比度消光的波导的透射光谱。这里提出的复合等离子体纳米天线配置在具有高通量能力的混合光子-等离子体传感方法中是感兴趣的。
2017-10-16 physics.optics
Magnetized spiral chains of plasmonic ellipsoids for one-way optical waveguides
当等离子体纳米粒子的线性链受到纵向磁场的作用时，它表现出光学法拉第旋转。如果磁化的纳米颗粒是排列为螺旋链的等离子体椭球体，则法拉第旋转和几何螺旋旋转（结构手性）之间的相互作用可以强烈地增强非互易性。这种相互作用形成了一个波导，它只允许在四个不相交的频带内单向传播;每个方向两个频带。
2010-11-14 physics.optics
Ultracompact plasmonic racetrack resonators in metal-insulator-metal waveguides
在各种等离子体波导中，金属-绝缘体-金属（MIM）型是最有希望实现真正亚波长光子集成的波导。迄今为止，已经研究了许多基于MIM波导的光子器件，包括谐振器。然而，大多数已报道的MIM环形谐振器都存在消光比低的问题。本文全面分析了MIM环形谐振器性能低下的内在原因，给出了具有耦合损耗的通用全通环形谐振器的解析传输关系。基于分析，我们提出了MIM波导中的等离子体激元跑道谐振器，并表明其性能可以大大提高。
2010-04-09 physics.optics
Low-loss mode converter for coupling light into slotted photonic crystal waveguide
我们设计、制作并实验验证了一个高效率的绝热模式转换器，它可以将光耦合到缝隙宽度为320nm的硅缝隙波导中。这种带槽模式转换器经过优化，可提供低至0.08dB的实测插入损耗。我们的模式转换器提供了0.1dB的低损耗相比，传统的V形模式转换器。该模式转换器用于耦合光进出320 nm缝隙光子晶体波导，实验表明，在慢光波长范围内，与V型模式转换器相比，该模式转换器的耦合效率提高了3.5dB。
2015-03-06 physics.optics
3$\times$3 Slot waveguide crossing based on Maxwell's fisheye lens
在基于绝缘体上硅（SOI）平台的现代光集成电路中，两个或多个硅缝隙波导的交叉是不可避免的。在这篇文章中，我们设计了一个麦克斯韦鱼眼透镜作为交叉介质的三个硅槽波导和数值研究其特性，如插入损耗，串扰和带宽。对于3 $\times$ 3缝隙波导交叉，在覆盖光通信的整个O、E、S、C、L和U频带的415 nm的超宽带波长范围内实现了1.2 dB的平均插入损耗和低于-15.1 dB的串扰水平。本文中提出的3 $\times$ 3硅缝隙波导交叉的占地面积仅为2 $\times$ 2 $μm^2$，这与先前设计的Si缝隙波导交叉相比小得多，即使具有较少数量的端口。所提出的设计可以扩展到支持更多的槽波导的交叉。
2019-09-03 physics.app-ph physics.optics
Movable Fiber-Integrated Hybrid Plasmonic Waveguide on Metal Film
提出并分析了一种由金属薄膜上的锥形波导组成的波导结构，以支持高度局域化的混合等离子体模式。基于绝热转换原理的同轴锥形光纤可以有效地激发混合等离子体激元模，并将混合等离子体激元模收集在同一根光纤中，这在实验中非常方便。由于等离子体激元模的极小模面积，在这种可移动波导中，局部电磁场大大增强，这对于增强相干光发射体相互作用，如波导量子电动力学、单发射体光谱和非线性光学具有潜在的应用价值。
2011-04-21 physics.optics
Anomalous optical coupling between two silicon wires of a slot waveguide in epsilon-near-zero metamaterials
提出并证明了嵌入ε-近零（ENZ）超材料的硅缝隙波导中两硅线之间的反常光耦合特性。详细研究了缝隙区域的光场增强和横向光力与缝隙尺寸和周围介质介电常数的关系。结果表明，由于硅线与ENZ超材料缝隙界面处的巨大折射率对比，缝隙区域的光场得到了显著增强，但硅线之间的光模耦合大大降低，横向光力被抑制到几乎为零.此外，设计了金属-介质多层结构，在缝隙区域实现ENZ超材料，以实现电场增强。
2013-08-27 physics.optics
Two-dimensional plasmonic waveguides for nanolasing and four-wave mixing
等离子体波导是纳米相干源的基本元件，包括纳米激光器和四波混频（FWM）器件。在这里，我们报告如何等离子体激元波导的设计需要由最终的应用程序进行指导。这与传统的方法形成对比，在传统的方法中，波导被孤立地考虑。我们发现，混合等离子体激元波导，夹在金属基板和高折射率层之间的非线性材料，最适合于四波混频应用，而金属楔是首选的纳米激光器。我们还发现，在等离子体纳米激光器中，高折射率缓冲层的性能优于更传统的低折射率缓冲层。
2019-06-20 physics.app-ph physics.optics
Quantum entanglement in plasmonic waveguides with near-zero mode indices
研究了近零模折射率等离子体波导中两个量子点之间的量子纠缠，考虑了纠缠度与量子点间距、量子点-波导频率失谐量和耦合强度比的关系.由于模折射率接近于零，在很宽的点间距范围内实现了高并发，这大大放松了传统介质波导或金属纳米线对点间距的严格要求。这种在模式截止频率附近沿波导方向相位变化接近零的量子点-波导系统在量子光学和量子信息处理方面显示出了很好的应用前景。
2013-10-10 physics.optics
Single Molecule Nonlinearity in a Plasmonic Waveguide
等离子体波导提供了将光限制在远低于衍射极限的独特可能性。耦合到这种波导的单量子发射器的过去的室温实验主要集中在线性光激发之后将自发发射有效地引导到波导模式中。然而，只有发射体与多个等离子体激元场的同时相互作用才会导致等离子体激元电路中的功能。在这里，我们展示了一个单一的分子和传播等离子体激元的非线性光学相互作用。一个单独的三萘嵌苯二酰亚胺（TDI）分子被放置在两个单晶银纳米线之间的纳米间隙中。可见波长泵浦脉冲和红移耗尽脉冲沿波导传播，导致观察到的荧光中的受激发射耗尽（STED）。与远场激励相比，效率提高了50倍。因此，我们的研究表明远程非线性四波混频在一个单一的分子与传播等离子体激元。它为功能化量子等离子体电路和改进的非线性单分子光谱学铺平了道路。
2020-01-15 physics.optics
Switchable plasmonic routers controlled by external magnetic fields by using magneto-plasmonic waveguides
我们分析和数值研究磁等离子体在金属薄膜包围的铁磁介质。在使用厚度超过趋肤深度的金属膜的这种波导中，横向方向上的外部磁场可以引起模式分布的显著空间不对称性。奇数和偶数非对称模式在一定距离上的叠加导致能量集中在一个界面上，该界面通过磁场反转切换到另一个界面。所需的磁化强度的大小随金属膜厚度的增加而呈指数减小。基于这一现象，我们提出了一种波导集成磁控开关等离子体路由器与99%的高对比度内的光带宽的几十太赫兹。该配置还可以作为磁等离子体激元调制器操作。
2018-07-17 physics.optics
Electric field enhancement with plasmonic colloidal nanoantennas excited by a silicon nitride waveguide
我们研究了CMOS兼容的光学结构开发新型集成光谱系统的可行性。我们表明，利用等离子体纳米球的二聚体可以实现局部场增强，所述等离子体纳米球可以从CMOS兼容的光波导顶部的胶体溶液组装。共振二聚体纳米天线被激发的集成氮化硅波导中引导的模式。模拟结果表明，100倍的电场增强建立在二聚体间隙相比，波导倏逝场振幅在相同的位置。我们研究了场增强如何依赖于二聚体的位置，取向，距离和激发波导模式。
2016-02-16 physics.optics
Avoiding metallic walls: Use of modal superposition in plasmonic waveguides to reduce propagation loss
我们从理论上探讨了减少金属-绝缘体-金属（MIM）波导中的传播损耗的可能性，使用模式组合来实现沿一定传播长度的避壁场分布。我们提出了几个波导显示显着的损失减少的分析结果，我们讨论了在这种技术中存在的低损耗和高限制之间的权衡。
2011-10-07 physics.optics
Second-harmonic generation in plasmonic waveguides with nonlocal response and electron spill-out
等离子体波导提供了一个集成平台，以开发高效的纳米超快光子器件。描述等离子体波导中的非线性光学现象的理论模型通常只包含体非线性，而由金属成分引起的非线性仍然未被探索。在这项工作中，我们提出了一种方法，使一个广义的治疗存在于等离子体波导的非线性，并使用它来计算二次谐波产生的自由电子通过流体动力学非局部描述。作为我们的方法的一般应用，我们还考虑了电子溢出的量子流体力学理论所产生的非线性。我们的研究结果可能会发现在设计和分析的集成光子平台的非线性光学纳入各种非线性材料，如重杂质半导体的中红外应用的适用性。
2022-02-07 physics.optics
Spatial nonlinearity in anisotropic metamaterial plasmonic slot waveguides
研究了由具有正克尔型非线性的各向异性材料芯和两个半无限金属区域构成的等离子体缝隙波导的主要非线性解。首先，我们表明，对于一个高度各向异性的对角椭圆形核心，非对称模式的分叉阈值从GW/m的各向同性的情况下的阈值降低到50 MW/m的一个表示强烈增强的空间非线性效应，和非对称模式的色散曲线的斜率保持正值，至少在分叉附近，这表明一个稳定的模式。其次，我们表明，对于双曲的情况下，没有物理意义的非对称模式，有效的非线性的符号可以成为负的。
2016-09-06 nlin.PS physics.optics
Transmission of a Single Plasmon Interacting with Multi-Level Quantum Dots Systems Coupled to Plasmonic Waveguide
本文从理论上研究了单等离子体激元与二能级量子点和V型三能级量子点相互作用系统的传输特性。我们研究了单个等离子体激元在包含V型三能级量子点的系统中的传输，并与仅包含二能级量子点的系统进行了比较。
2015-07-23 physics.optics
Three-dimensional negative index of refraction at optical frequencies by coupling plasmonic waveguides
我们确定了一条路线，实现负折射率在光学频率的基础上耦合等离子体波导，支持向后波。我们展示了如何利用金属-介质波导对中的模态对称性来实现相位和能量的负折射。通过适当地控制相邻波导之间的耦合，可以在400 nm的自由空间波长处实现由表现出-1的各向同性折射率的一维多层堆叠组成的超材料。这里开发的一般概念可能会激发新的低损耗超材料设计接近金属等离子体频率。
2010-05-04 physics.optics
Extrinsic spin angular momentum carried by plasmonic vortex in terahertz cylindrical corrugated waveguide
携带轨道角动量的电磁表面波称为等离子体涡旋，它也携带源于倏逝场的自旋。在这项研究中，等离子体涡旋的自旋和轨道AM的太赫兹圆柱形波纹波导（CCW）进行了分析。我们首次报道了等离子体涡旋的非本征自旋AM。非本征自旋AM是由等离子体涡旋的极化旋转产生的，其旋转轴位于CCW壁附近。非本征自旋AM取决于内禀轨道AM和CCW的半径。具有足够大的轨道AM的等离子体涡旋携带每个光子的大自旋AM。这种大的非本征自旋AM扩展了自旋AM的自由度，并将应用于各种太赫兹技术。
2021-10-21 physics.optics
Controlling collective spontaneous emission with plasmonic waveguides
我们展示了一个等离子体激元的路线来控制集体自发发射的二能级量子发射。超辐射和亚辐射效应的观察距离相当于等离子体纳米通道内的工作波长。这些等离子体激元波导可以在其截止频率下提供有效的ε近零操作，并且在较高频率下提供法布里-珀罗谐振。相关的等离子体共振模式被发现有效地提高建设性（超辐射）或破坏性（亚辐射）位于波导内的不同的量子发射器之间的干涉。通过增加位于伸长的等离子体激元通道中的发射器的数量，超辐射效应在ε近零操作下增强，导致集体自发发射率的强相干增加。此外，可以改变相邻发射器之间的间隔距离及其发射波长，以动态地控制等离子体系统的集体发射性质。量子超辐射模和量子次辐射模之间的动态变化在量子比特的量子纠缠、低阈值纳米激光器和高效传感器等方面有着广阔的应用前景。
2016-10-24 physics.optics
Ultra-high Purcell factor using long-range modes in asymmetric plasmonic waveguides
对于集成光学器件，由等离子体提供的优越的波-物质相互作用的实际利用通常受到光学损耗的阻碍，光学损耗随着模体积减小而迅速增加。虽然耦合模等离子体结构已经证明了有效的减轻损失限制权衡，严格的对称性要求，必须强制执行这种减少占上风。在这项工作中，我们报告了一种非对称等离子体激元波导，不仅能够引导亚波长光模式与远程传播，但也不受结构，材料，或模式对称性。在这些复合混合等离子体激元波导（CHPW）中，通过在同一波导内耦合不同的等离子体激元结构所提供的多功能性允许更好的制造容限并且提供更多的设计自由度以同时优化各种设备属性。在这项工作中，用于演示概念的CHPW表现出的传播损耗和模面积分别仅为0.03 dB/μm和0.002 μm^2，相当于迄今为止实验证明的长程等离子体结构中最小的组合。此外，CHPW微环实现了创纪录的输入/输出耦合激发效率（71%），消光比（29 dB），以及Purcell因子（1.5 \times 10 ^4）。
2019-05-17 physics.optics
Giant Transverse Optical Forces in Nanoscale Slot Waveguides of Hyperbolic Metamaterials
在这里，我们证明了巨大的横向光学力可以在双曲型超材料的纳米尺度槽波导中产生，由于纳米尺度光场增强和空气槽区域内的极端光能压缩，与传统硅槽波导中产生的力相比，具有两个以上的数量级。数值模拟和解析处理进行研究的光力的波导的几何形状和超材料的介电常数张量的依赖关系，包括吸引力的对称模式和排斥力的反对称模式的光。横向光学力的显著增强是由于两个超材料波导之间的强光模耦合强度，这可以用耦合模理论推导出的显式关系来解释。对实际金属-介质多层膜结构的计算表明，所预言的巨大光动力在实验上是可以实现的，这将为纳米尺度的光机械应用，如光纳机电系统、光传感器和光致动器等打开大门。
2012-06-11 physics.optics
Observation of the Wannier-Stark ladder in plasmonic waveguide arrays
渐逝耦合波导是研究紧束缚系统中波动力学的一个强有力的平台。在这里，我们调查的表面等离子体激元的传播介质加载的表面等离子体激元波导阵列的传播常数梯度作为一个有效的外部电位。使用泄漏辐射显微镜，我们观察到在实空间中的单站点激发的波包的周期性呼吸和振荡运动的情况下，高斯激发的多个波导。相应的动量分辨谱由等间距的模组成。我们解释这些观察作为等离子体类似物的布洛赫振荡和Wannier-Stark阶梯，分别。
2022-03-18 physics.optics
Fabrication method of a low-loss plasmonic waveguide containing both plasmonic-friendly and plasmonic-unfriendly metals
本研究开发出一种新型制备技术，通过优化光场限制，同时降低含等离激元友好型与非友好型金属的等离激元波导传输损耗，使单器件损耗低于1 dB，并通过实验验证了该技术的有效性。
2022-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quadratic phase matching in slot waveguides
我们分析了相位匹配的纳米二次波导中的倍频，包括形式的双折射和支持交叉偏振的基本和二次谐波模式。在AlGaAs棒与空气空隙，我们表明，相位匹配的二次谐波产生可以在很宽的光谱范围内，采用国家的最先进的纳米技术。
2006-10-19 physics.optics
Epsilon-near-zero plasmonic waveguides to enhance nonlinear coherent light-matter interactions
我们展示了一种在纳米尺度上相干控制光并通过使用ε近零（ENZ）等离子体波导实现相干完美吸收（CPA）的方法。所提出的波导在其截止频率处支持有效的ENZ响应，并且沿着其纳米通道具有强且均匀的场增强。CPA条件在ENZ频率下完全满足，令人惊讶的是，通过亚波长等离子体结构，在具有适当振幅和相位的两个反向传播平面波的照射下产生强CPA。此外，我们研究了所提出的ENZ等离子体配置的非线性响应，因为我们增加了入射波的输入强度。我们证明，CPA现象可以成为强度和相位依赖在这种情况下，导致新的可调谐全光开关和吸收设备。
2020-01-12 physics.optics
Numerical Modeling of a Teeth-shaped Nano-plasmonic Waveguide Filter
本文对金属-绝缘体-金属（MIM）波导中的齿形和多齿形等离子体滤波器进行了数值模拟。通过引入三端口波导分束器，给出了基于多光束干涉和散射矩阵的修正模型。研究了透射谱随齿宽、齿深、周期和周期数的变化规律。结果表明，这种新型结构不仅具有MIM类光栅结构的滤波功能，而且具有亚微米尺寸，便于实现超高集成度和相对容易的制作。
2009-05-19 physics.optics
Chiral optical forces in a slot waveguide for separation of molecules in gas
本文通过数值模拟与解析计算，研究介质槽波导中导波光产生的手性光力，证明在100 mW光功率下可在数小时内分离气体中的[6]螺烯对映异构体。
2025-04-07 physics.optics
Design of a plasmonic-organic hybrid slot waveguide integrated with a bowtie-antenna for terahertz wave detection
最近，在大频谱上的电磁（EM）波检测吸引了大量的关注。传统的电子EM波传感器使用大的金属探针，其使待测量的场失真，并且对可检测的RF带宽也有严格的限制。为了解决这些问题，已经开发了集成光子EM波传感器以提供高灵敏度和宽带宽。以前，我们展示了一个紧凑的，宽带的，和敏感的集成光子EM波传感器，由有机电光（EO）聚合物填充硅槽光子晶体波导（PCW）调制器集成与金领结天线，检测X波段的电磁波谱。然而，由于硅PCW的相对大的RC常数，这样的EM波传感器只能工作到几十GHz。在这项工作中，我们提出了一个详细的设计和讨论的新一代电磁波传感器的基础上EO聚合物填充等离子体缝隙波导结合蝴蝶结天线，以覆盖更广泛的电磁波谱从1 GHz到10 THz，包括微波，毫米波，甚至太赫兹波的范围。这种天线耦合的等离子体-有机混合（POH）结构被设计为提供超小的RC常数、等离子体模式与RF场之间的大重叠、强电场增强以及可忽略的场扰动。设计了一种用于桥接硅条形波导和等离子体缝隙波导的锥形结构。仿真结果表明，我们的设备可以有一个电磁波传感能力高达10太赫兹。据我们所知，这是第一个用于光子太赫兹波检测的POH设备。
2016-04-02 physics.optics
On-chip broadband plasmon-induced transparency based on plasmonic metal-insulator-metal waveguides
等离子体激元诱导透明（PIT）作为电磁感应透明（EIT）的一种类似物，已经在等离子体超材料和波导结构中实现。利用等离子体超材料，通过单胞内的近场耦合，可以产生宽带的PIT，然而，这在片上等离子体波导结构中还没有实现。在这里，我们介绍了宽带PIT的等离子体激元金属-绝缘体-金属（MIM）波导系统的基础上。利用直接耦合结构，PIT出现在一个容易制造的结构的基础上，没有间隙。通过调谐耦合距离，透明窗口可以从窄到宽带连续调谐。这种器件在宽频率范围内的传感、滤波和慢光等片上应用方面具有广阔的前景。
2019-04-23 physics.app-ph physics.optics
Real- and Fourier-space observation of the anomalous $π$-mode in Floquet engineered plasmonic waveguide arrays
我们提出了一个联合的实验和理论研究的驱动Su-Schrieffer-Heeger模型实现的阵列的倏逝耦合等离子体激元波导。Floquet理论预测，这个系统主机为合适的驱动频率的拓扑保护的边缘状态，没有对应的静态系统，所谓的异常Floquet拓扑$π$模式。通过使用实空间和傅立叶空间泄漏辐射显微镜与边缘和体激发相结合，我们明确地识别异常Floquet拓扑$π$模式，并研究其频率依赖性。
2022-03-10 physics.optics
Plasmonic finite-thickness metal-semiconductor-metal waveguide as ultra-compact modulator
提出了一种用于光电集成电路的半导体增益材料等离子体激元调制器。我们分析了有限厚度金属-半导体-金属（F-MSM）波导的特性，该波导可用作超紧凑和快速等离子体激元调制器。InP基半导体芯允许对信号传播进行电控制。通过泵浦纤芯，我们可以改变增益水平，从而改变整个系统的透射率。该器件的研究是使用平面二维情况下的解析方法以及有限宽度波导的数值模拟。我们分析了F-MSM波导的本征模、传输常数、限制因子、Purcell因子、吸收系数和消光比。我们表明，使用薄的金属层，而不是厚的，我们可以获得更高的消光比的设备。
2013-08-01 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
Terahertz Communications Using Effective-Medium-Slot Waveguides
The University of Osaka（大阪大学）；CNRS, UMR 8520 - IEMN, Institut d’Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologie, Université de Lille（法国国家科学研究中心，UMR 8520 - 电子、微电子与纳米技术研究所，里尔大学）；Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules, UMR CNRS 8523 PhLAM, Université de Lille（激光、原子和分子物理实验室，UMR CNRS 8523 PhLAM，里尔大学）；Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology（大阪产业技术综合研究所）；Terahertz Engineering Laboratory, Adelaide University（太赫兹工程实验室，阿德莱德大学）
本文提出了一种无基板的有效介质槽波导，通过设计槽耦合器实现阻抗和模匹配，实现40%的3dB带宽和90%的耦合效率，支持0.8Tbit/s的高速太赫兹通信。
2026-04-15 physics.optics
Finite element modeling of spontaneous emission of a quantum emitter at nanoscale proximity to plasmonic waveguides
我们发展了一种自洽有限元方法来研究等离子体波导在纳米尺度附近的自发发射。在该模型中，假设只有一个导模是由量子发射体主导激发的。利用这样一个主导模式假设，等离子体激元波导的截面可以是任意的。我们应用我们的数值方法来计算一个量子发射器的耦合到一个圆柱形纳米线和一个矩形波导，并比较圆柱形纳米线以前的工作有效的准静态近似。耦合到等离子体激元模式的能量的分数可以被精确地计算，其可以用于确定量子发射器的单个光学等离子体激元产生效率。对于金纳米线，我们观察到的协议与准静态近似的半径低于20 nm，但对于更大的半径的总衰减率高达10倍大。对于矩形波导，我们估计自发发射因子β的最佳值高达80%。
2009-09-26 physics.optics
Tooth-shaped plasmonic waveguide filters with nanometeric sizes
提出了一种新型的齿形金属-绝缘体-金属波导中的纳米等离子体滤波器，并进行了数值模拟。给出了基于散射矩阵法的分析模型。结果表明，单齿形滤波器具有波长滤波特性和一个超紧凑的尺寸在几百纳米的长度相比，光栅状的表面等离子体滤波器。分析和仿真结果均表明，该传动槽的波长与齿高和齿宽分别呈线性和非线性关系。该波导滤波器可用于研制高集成度的超小型光子滤波器。
2009-02-09 physics.optics
Propagation of Strongly Hybridized Edge Modes in Plasmonic Waveguides
在我们的工作中，我们研究了纳米级混合等离子体波导中光模的传播。基于频域麦克斯韦方程组的模拟实现了三维混合模式的特性研究。我们的分析结果被应用于设计一个先进的混合波导有用的特性。这里演示了如何将两个边缘等离子体激元与波导模式耦合，以形成针对电光晶体管（调制器）领域应用进行良好调谐的混合波导。边缘等离子体激元的混合偏振态允许它们与水平偏振（TE）光学模式（这对于通常的表面等离子体激元是不可能的）耦合，并为偏振无关等离子体激元调制器开辟了道路。
2020-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic Antennas Hybridized with Dielectric Waveguides
为了在集成方案中使用等离子体激元，其中单个发射器可以有效地探测的目的，我们实验和理论研究的单纳米棒金天线以及天线阵列放置在一维介质氮化硅波导的散射特性。使用真实空间和傅立叶显微镜与波导传输测量，我们量化的光谱特性，绝对强度和散射的方向性。散射过程可以很好地理解的物理框架中的偶极物体放置在一个平面分层的环境与波导层。我们使用波导顶部的单等离子体激元结构作为新型天线的偶极构建块，其中波导增强了天线元件之间的耦合。我们报告波导混合八木宇田天线，其中示出的导向模式的出耦合的方向性，以及耦合到定位在馈电元件的局部激励的波导的方向性。这些测量与模拟表明，该系统是理想的等离子体激元量子光学方案的平台，以及荧光实验室芯片上的应用。
2013-07-17 physics.optics
Ultra-compact and broadband tunable mid-infrared multimode interference splitter based on graphene plasmonic waveguide
提出并设计了一种基于石墨烯等离子体波导的超小型宽带可调谐中红外多模干涉分束器。该器件的尺寸仅为0.56μm*1.2μm，对应的器件面积仅约为0.014λ^2，其中λ为真空波长。当石墨烯的费米能级在0.5 ~ 1 eV范围内变化时，器件的中心波长可在7 ~ 9μm的宽波段内调谐。此外，该器件易于在芯片上制作。
2015-07-19 physics.optics
