An effective cavity resonance model for enhanced optical transmission through arrays of subwavelength apertures in metal films
我们提出了一种新的理论方法来模拟通过穿透金属薄膜的亚波长孔径传输的谐振特性。我们表明，腔模理论适用于一个有效的谐振腔，其尺寸是由孔径的几何形状和相关的衍射波的倏逝波衰减长度。该方法提出了周期性孔径阵列中透射增强的具体物理机制，即是局域在金属表面近场的倏逝散射光耦合到孔径中。此外，它分析预测在增强传输的峰值的频率，峰值的品质因数，并解释它们的依赖于在很宽的几何形状范围内的孔半径，周期性和膜厚度的变化。该模型与模拟结果和现有结果具有很强的相关性，具有很高的准确性。
2013-10-22 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
Analytical scattering matrix of subwavelength infinitely conducting metallic gratings in TM polarization
在TM偏振态下，我们得到了一个带亚波长狭缝的无限导体金属薄片光栅的散射矩阵的解析表达式。该理论是基于单模模式方法，其中包括在考虑只有一个传播模式的光栅狭缝。两个表情暴露出来。第一个直接来自理论方程，第二个清楚地揭示了Airy形式的散射矩阵项。在一个多光栅物体上验证了理论的正确性，同时也证明了数值计算结果的稳定性。本文的工作为计算亚波长金属光栅的衍射提供了一个基本而有效的理论工具。
2013-03-18 physics.optics
Anomalous light absorption around subwavelength apertures in metal films
在这项工作中，我们研究了金属屏蔽中的隔离亚波长孔径散射的电磁场在金属表面的散热。与我们通常认为的由本地源产生的波的强度应该随着与源的距离而减小相反，我们揭示了在表面处的耗散热在几十个波长的宽空间间隔内保持恒定。这种行为发生在贵金属在近红外波长观察到非侵入式热反射测量和分析的分析模型，强调了复杂的角色所发挥的准柱面波的现象。此外，计算结果表明，吸收平台是一个固有的属性，发生在各种各样的拓扑结构，无论孔径形状。
2014-01-09 physics.optics
Topology of the near field in enhanced transmission through subwavelength apertures
研究通过亚波长孔隙的增强传输，揭示了近场能量流的拓扑转变与模态场相位特性之间的关系。
2025-12-18 physics.optics
Accurate simulation of light transmission through subwavelength apertures in metal films
我们使用有限元法模拟光通过一个二维周期性阵列的矩形孔在高导电性材料的薄膜传输。我们报告的结果与transmittance低于0.01%的相对误差。这是一个大约一个数量级的改进相比，以前报道的结果。进一步研究了角部和边缘折射率对亚波长光阑光传输的影响。
2009-06-24 physics.comp-ph physics.optics
Thermal emission by a subwavelength aperture
本文用涨落电动力学方法计算了温度为T时真空或材料填充的孔的热辐射。我们表明，热发射是非常不同的孔径大小是大还是小相比，热波长。与经典黑体相比，填充真空的亚波长孔（亚波长黑体）的热发射大大降低。计算出了它们的发射率的简单表达式，并得出它们的总发射率为T8，而不是大口径的T4。本文还讨论了尺寸与波长相当的圆盘材料的热发射问题。它特别示出，当材料可以支持表面波，如声子极化激元时，这种盘的发射率增加。
2016-02-11 physics.class-ph physics.optics
Finite-Element Simulations of Light Propagation through Circular Subwavelength Apertures
数值研究了金属薄膜中的亚波长圆孔及其周围纳米结构的光传输特性。数值结果与频域有限元法。所获得的可观的数值误差收敛到非常低的水平证明。非常好的协议，从文献中的实验结果，并证明了该方法的效用的几何参数的影响，通过孔径增强传输的调查。
2009-05-27 physics.comp-ph physics.optics
Field enhancement of intense laser pulses in a subwavelength plasma aperture
本研究通过三维粒子模拟证实强激光脉冲在亚波长等离子体孔径中可实现非共振的显著场增强，揭示其能量集中源于入射场与背向散射纵向场的干涉，为极端强度下的等离子体光学器件应用提供了可能。
2025-10-30 physics.optics physics.plasm-ph
Resolution of objects within subwavelength range by using the near field of a dipole
本文分析了点偶极子近场照明下孔径的远场分辨率，发现减小源与孔径距离可将倏逝波转化为传播波从而提高分辨率，无需复杂的近场扫描技术即可分辨相近物体。
2012-06-08 physics.optics
Generation and subwavelength focusing of longitudinal magnetic fields in a metallized fiber tip
我们通过实验和数值计算证明，在NSOM中使用的光纤尖端中，方位极化电场（|E $_{\text{azi}}$| $^2$ /|E $_{\text{tot}}$|对于1.4μm针尖孔径直径和λ $\pm $ = 1550 nm，分别产生亚波长限制（FWHM $\approx$ 450 nm $\approx$ λ $_0$ /3.5）磁场。我们属性的金属涂层的光纤尖端中的对称性破缺的弯曲和随后的等离子体激元模式过滤在截头圆锥锥中的这种场分布的产生。
2014-05-31 physics.optics
The Chimaerical Quest for the Optical Plasmonic Superlens
这篇评论旨在揭露声称等离子体银膜超透镜能够成像真正的亚波长物体的谬论。这种透镜是由伯克利小组提出的，他们在误导性实验中不恰当地将亚波长孔径视为要成像的对象，而这些孔径的主要功能是将自由空间激光转换为激发银中的表面等离子体共振现象所必需的倏逝场。此外，孔径还决定了银膜上可能发生这种现象的受限有效面积。我们提供了一个新的有见地的物理解释如何激发这种现象，它需要什么。我们强调的现象的重要影响的亚波长转换（减少）所产生的表面等离子体及其相关的约束增强倏逝场。
2014-04-04 physics.optics
Waveguide properties of single subwavelength holes demonstrated with radially and azimuthally polarized light
研究了聚焦光束通过银膜中单个亚波长孔的传输特性。我们分别使用径向和方位角偏振光来激发高阶波导模式以及匹配孔径几何形状的径向对称性。值得注意的是，传输特性可以描述的经典波导模型，即使厚度的银膜薄的四分之一波长。
2007-08-10 physics.optics
Funneling Light Through a Subwavelength Aperture with Epsilon-Near-Zero Materials
下一代光子结构与电子和光学片上组件的集成需要开发有效的方法来限制和控制亚波长体积中的光。最近提出了几种使光耦合到亚波长物体的技术，包括基于光栅和复合材料的解决方案。然而，这些耦合器的实验实现涉及复杂的制造与\sim 10 nm分辨率的三维。复杂耦合结构的一个有前途的替代方案涉及具有极小介电常数的材料，也称为ε近零（ENZ）材料。与先前参考的方法相比，期望ENZ材料的单个层提供自由空间辐射与亚波长引导结构之间的有效耦合。在这里，我们报告的第一个直接观察到的散装ENZ增强传输通过亚波长狭缝，伴随着这种现象的理论研究。我们的研究为ENZ材料和基于ENZ的光子系统的多种实际应用打开了大门。
2011-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A deep learning approach to resonant light transmission through single subwavelength apertures
光的共振传输是表面波辅助的现象，其使得荧光能够穿过在不透明的金属屏幕中铣削的亚波长孔径。在这项工作中，我们引入了一种深度学习方法，可以有效地计算和设计在金属屏幕上穿孔的单个亚波长狭缝的光学响应，并被周期性排列的压痕包围。首先，我们证明了基于耦合模式理论形式主义的半分析框架是一种强大而有效的方法来生成所提出的方法所需的大型训练数据集。其次，我们讨论了如何简单，密集连接的人工神经网络可以准确地学习从定义系统的拓扑结构的几何参数映射到其相应的透射谱。最后，我们报告了一个深度学习串联架构，能够为所考虑的系统类别执行逆向设计任务。我们希望这项工作能够激发进一步的工作，将深度学习应用于分析纳米结构金属薄膜中的光-物质相互作用。
2021-06-20 cond-mat.dis-nn physics.comp-ph physics.optics
Plasmonic Bragg Reflectors for Subwavelength Hole Arrays in a Metal Film
我们提出了等离子体布拉格反射器，用于增加通过金属膜中的亚波长孔的周期性阵列的非常光传输。通过防止阵列边缘处的损耗来增加传输。等离子体布拉格反射器具有通常阵列的周期性的一半的周期性。与没有反射器的阵列相比，侧面有反射器的纳米孔阵列的透射率增加了一倍。这些结构还可以用于隔离等离子体集成电路中的器件。
2007-08-22 physics.optics
Propagation of localized surface plasmons in sets of metallic nanocylinders at the exit of subwavelength slits
我们分析，通过数值模拟，传输增强通过亚波长狭缝由于存在的等离子体纳米圆柱体的集合，放置在这些孔的出口附近。此外，我们将这项研究扩展到偶极等离子体激元粒子的光子晶体，这些粒子位于金属板中的一排非常透射的狭缝前面。
2011-04-15 physics.optics
Enhanced Transmission of Light and Particle Waves through Subwavelength Nanoapertures by Far-Field Interference
金属薄膜中的亚波长孔径阵列可以增强光和物质（原子）波的传输。这种现象依赖于金属表面等离子体波或物质波的共振激发和干涉。我们展示了一种新的机制，它可以提供一个伟大的共振和非共振传输增强的光或德布罗意粒子波通过孔径不是由表面波，而是由建设性的衍射波（由孔径产生的光束）在放置在远场区的检测器的干涉。与其他模型相比，该机制既不依赖于光束（连续波或脉冲）的性质（光或物质），也不依赖于多光束源（一维和二维亚波长孔径阵列，纤维，偶极子或原子）的材料和形状。光栅透射谱中的Wood反常现象是光学中一个长期存在的问题，它是由我们模型的干涉性质自然产生的。本文的创新点是对经典Young型双源系统中Wood异常的预测。这种新机制可以被解释为著名的迪克量子模型预测的亚波长原子系综的超辐射发射的非量子模拟（光功率和能量尺度为光源数量的平方，而不考虑周期性）。
2008-05-28 physics.class-ph physics.optics
Near-field terahertz probes with room-temperature nanodetectors for subwavelength resolution imaging
太赫兹（THz）波的近场成像正在成为光子学基础研究以及物理和生命科学的强大技术。通过放置在近场的小孔收集来自物体的太赫兹波，可以实现超过衍射极限的空间分辨率。然而，通过亚波长尺寸孔径的光透射从根本上受到光的波动性质的限制。在这里，我们设想了一种新的架构，利用固有的强大的倏逝太赫兹场内产生的光圈，以减轻消失传输的问题。亚波长孔径最初耦合到非对称电极，其激活由黑磷或InAs纳米线薄片制成的晶体管通道中的热电THz检测机制。所提出的新型太赫兹近场探针能够用3.4太赫兹量子级联激光器实现室温亚波长分辨率相干成像，为紧凑和多功能的太赫兹成像系统铺平了道路，并有望弥合空间分辨率从纳米级到衍射极限的差距。
2019-03-14 physics.app-ph physics.optics
Transmittance of a subwavelength aperture flanked by a finite groove array \\ placed near the focus of a conventional lens
本文研究了用普通透镜照明的一维光捕获结构。我们的理论研究表明，当该结构被放置在透镜的焦平面附近时，可以获得高的传输效率。所考虑的结构是一个有限缝槽阵列（SGA）与一个给定数量的凹槽对称分布相对于一个中央狭缝。SGA在不透明的金属膜上被纳米图案化。结果表明，当（i）在狭缝内激发类法布里-珀罗模和（ii）光阑的有效截面为入射光束的半峰全宽量级时，即使对于单个狭缝，也能获得80%的总透过率。通过凹槽阵列产生8%的进一步增强。凹槽阵列的最佳几何形状由位于狭缝两侧的中等数量的凹槽（$ \geq 4$）组成，凹槽之间的距离为入射波长$λ$的一半。凹槽应该比平面波照明通常报告的凹槽更深（深度为$\geq λ/4$），以增加其单独的散射截面。
2014-03-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interference-induced enhancement of intensity and energy of a multimode quantum optical field by a subwavelength array of coherent light sources
最近，我们已经表明了一种机制，可以提供一个很大的传输增强的光波通过亚波长孔径阵列在薄金属薄膜中不是由等离子体极化激元波，但衍射波（由孔径产生的光束）在放置在远场区的检测器的建设性干涉。我们现在提出一个量子模型的重新表述。导出了多模量子光场的强度和能量的干涉增强的哈密顿量。这样的场可以例如由相干光源的亚波长阵列产生。
2008-06-13 math-ph math.MP physics.optics
Terahertz measurements on subwavelength-size samples down to the tunneling limit
本研究针对太赫兹光谱中亚波长样品衍射影响精度的问题，采用连续波太赫兹光谱仪结合波导模型分析不同孔径下的测量数据，证实锥形薄孔径结合类波导分析可将α-乳糖一水合物的定量相位测量拓展至更低频率。
2022-03-25 physics.optics
Fundamental mechanism underlying subwavelength optics of metamaterials: Charge oscillation-induced light emission and interference
光和导电纳米结构之间的相互作用可以导致各种新颖和迷人的现象。这些性质可能有广泛的应用，但其潜在的机制尚未完全理解。通过计算导电光栅上的表面电荷密度波，并将其与经典的表面等离子体激元进行比较，我们揭示了一个关于光与结构化导电表面上的自由电子振荡耦合的一般而具体的图像，该图像可以导致振荡的亚波长电荷图案（即，欺骗表面等离子体，但没有经典表面等离子体的色散特性）。从这些光源发出的新的小波然后相消干涉以形成倏逝波。该原理通常与其他机制（例如共振）相结合，主要是一种几何效应，可以普遍涉及包含自由电子的所有周期性和非周期性结构（包括完美导体）的光散射。欺骗表面等离子体激元图像可以为开发基于超材料的纳米光学器件提供明确的指导。
2009-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.pop-ph
Free-Space Wide-Aperture Sheet-Isolator Based on a Multilayered Resonant Cavity
我们介绍了第一个概念设计的自由空间薄板隔离器具有无限的孔径和宽带全向抑制向后传播的光的可能性。所提出的设计涉及一个多层谐振腔，包括亚波长磁性层，二向色纳米层，和一个可选的金属纳米层。腔共振增强了由亚波长磁性层产生的法拉第旋转，同时提供了由二向色纳米层对向后传播的光的几乎全部吸收。后者是一个必要的和最具挑战性的条件，薄板隔离器与无限孔径的功能。（可选的）金属纳米层提供对倾斜入射光的抑制，否则倾斜入射光将在任一方向上部分透射。我们的数值模拟和准光学测量在毫米波频率说明了分层片隔离器的关键要素是如何工作的。我们的方法可以缩小到长红外和中红外波长。
2019-10-08 physics.app-ph physics.optics
Theory of surface plasmon generation at nanoslit apertures
在这封信中，我们研究了金属屏中单个亚波长狭缝对光的光的散射。在以前的理论工作相比，我们提供了一个微观描述的散射过程，强调在狭缝孔径的表面等离子体激元的产生。支持分析的是一个严格的形式主义的基础上的正常模式分解技术和半解析模型，它提供了精确的公式的等离子体激元生成强度。生成被证明是相当有效的金属与低电导率，如黄金在可见光范围内。通过与最近的实验数据[H. F. Schouten等人，物理修订版信函94，053901（2005）]。
2005-12-22 physics.optics
Optical forces on cylinders near subwavelength slits illuminated by a photonic nanojet
我们讨论施加在粒子上的光学力，无论是电介质或金属，附近的亚波长狭缝由光子nanojet照明。我们比较这些情况下，米氏共振或不激发。研究的配置是2D的，因此这些粒子是无限的圆柱体，为了获得非凡的传输，照明光束是p偏振的。我们展示了这些粒子共振对光学力的不同影响：虽然在这些照明条件下的回音壁模式削弱了力的强度，但后者通过局部等离子体激元激发而增强。此外，与用高斯光束照射狭缝相比，用纳米喷射照射狭缝将在孔的出口处的颗粒上的光学力增强了3至10倍。此外，这种小的共振金属颗粒在由纳米射流直接照射时所经受的拉力可以通过狭缝的存在而改变，使得它可以在颗粒的某些横向位置处变得排斥。
2012-07-09 physics.optics
Extra energy coupling through subwavelength hole arrays via stochastic resonance
金属表面波与亚波长结构的周期性几何结构之间的相互作用是等离子体激元学最近但至关重要的兴趣更新的核心。最有趣的一点是通过这些周期性结构的异常强传输的观察，它可以超过由板的填充因子给出的经典传输的数量级。实际的范例是，这种异常的传输是由周期性引起的，然后这种高传输应该在随机几何中消失。在这里，我们表明，额外的能量可以耦合通过亚波长结构，通过添加一个受控量的噪声的位置的光圈。这一结果可以在随机共振的统计框架中进行建模。耦合能量相对于噪声的演化使得可以访问在亚波长阵列的表面处耦合的额外能量。
2007-04-30 cond-mat.other physics.optics
Acoustically tuneable optical transmission through a subwavelength hole with a bubble
在亚波长大小的体积中有效地操纵光和声对于光子学、声子学和生物物理学中的应用是重要的，但仍然是难以捉摸的。我们从理论上证明了在亚波长，300 nm宽的充满水的孔与100 nm半径的气泡与MHz范围的超声波的光的控制。超声波驱动的气泡脉动调制孔孔径的有效折射率，这引起通过孔的光传输的光谱调谐。这种控制机制为可调谐声光和光机械超材料以及全光学超声转换开辟了新的机会。
2016-10-15 cond-mat.other physics.bio-ph physics.flu-dyn
Achieving Extraordinary Acoustic Transmission in a Single Slit by Boundary Impedance Engineering
Facultad de Ciencias, UAEMex（UAEMex理学院）
本研究通过优化边界阻抗实现单条亚波长狭缝的非凡声学传输，揭示了阻抗匹配在增强传输中的关键作用。
2026-01-02 physics.flu-dyn physics.optics
Enhanced Transmission and Second Harmonic Generation from Subwavelength Slits on Metal Substrates
我们从理论上研究了二次谐波产生，起源于非线性，磁洛伦兹力长期从单一和多个孔刻在厚，不透明的金属基板。金属基板上的孔的线性传输特性先前已经在光的非凡传输的背景下进行了研究。传输过程由许多物理机制驱动，其特性和相对重要性取决于金属基底的厚度、狭缝尺寸和狭缝间隔。在这项工作中，我们表明，腔效应和表面等离子体激元产生的组合产生增强的二次谐波产生的制度的非凡的透射率的泵浦场。我们研究了前向和后向二次谐波产生转换效率作为几何参数的函数，以及它们如何与泵浦传输效率相关。共振现象在所产生的二次谐波信号中是明显的，因为转换效率取决于入射泵浦脉冲的持续时间，并且因此取决于其带宽。我们的研究结果表明，紧限制模式的激发以及增强的传输和非线性过程的组合可以导致几个潜在的新的应用，如光刻，扫描显微镜，和高密度光学数据存储设备。
2008-03-12 physics.acc-ph physics.optics
Charge oscillation-induced light transmission through subwavelength slits and holes
我们给出了欺骗表面等离子体激元（SSP）与腔共振相结合的具体图像，以阐明通过具有亚波长缝隙或孔的金属薄膜的异常光传输的基本机制。这幅图可以表明金属纳米结构光学器件的一般机制：当光入射在非平面导电表面上时，自由电子不能响应于入射电场均匀地移动，即，它们的运动在粗糙部分处会受到阻碍，从而形成不均匀的电荷分布。振荡电荷/偶极子然后发射光子（类似于振荡电子对x射线的汤姆逊散射），并且光子之间的干涉可能引起异常透射、反射或散射。
2009-03-20 physics.optics physics.pop-ph
Super-resolution and non-diffraction longitudinal polarized beam
提出了一种产生亚波长（0.43 λ）纵向偏振光束的方法，该光束在自由空间中传播时不发散，长度约为4 λ。这是通过控制高数值孔径聚焦透镜孔径上贝塞尔-高斯场的振幅、相位和偏振特性来实现的。
2007-09-18 physics.optics physics.pop-ph
Resonance Frequencies of a Slab with Subwavelength Slits: a Fourier-transformation Approach
本文提出了一种新的、严格的和简单的傅里叶变换方法来研究具有有限个宽度为$h\ll 1$的亚波长狭缝的理想导电平板中的谐振。由于狭缝外的区域是变量分离的，通过对控制方程进行傅里叶变换，我们可以用孔径上的场导数来表示外部区域的场。其次，在变量分离仍然可用的每个狭缝中，波场可以表示为具有未知傅里叶系数的可数基函数的傅里叶级数。最后，通过在孔径上匹配场，建立了一个控制可列傅里叶系数的无穷多个线性方程组。通过对系数矩阵的每一项进行仔细的渐近分析，我们严格地证明了，通过只删除有限数量的行和列，所得到的主子矩阵是对角占优的，从而可以将无限维线性系简化为有限维线性系.共振频率正是使线性系秩亏的那些频率。这反过来又提供了一个简单的渐近公式，描述谐振频率的精度为${\cal O}(h^3\log h)$。我们强调，这样的公式是更准确的比所有现有的结果，是第一个准确的结果，特别是对缝数超过两个，我们最好的知识。此外，这个渐近公式严格地证实了这样一个事实，即无论我们如何放置狭缝，只要它们间隔的距离与宽度$h$无关，谐振频率的虚部总是${\cal O}(h)$。
2020-12-26 cs.NA math.NA physics.optics
Ultra-low threshold lasing through phase front engineering via a metallic circular aperture
具有超低阈值和最小基底面的半导体激光器是一个积极研究的课题。这种器件需要高品质因数激光腔与小有源区体积的组合，这推动了对利用纳米光学概念的新颖腔几何形状的追求。对于高反射率涂覆脊形激光器，其中光被紧密地限制在波导中，低阈值只能通过强烈地减少在激光器端面处产生的衍射损耗来实现。我们在这里表明，有点反直觉，打开一个精心设计的孔径在金属小面涂层可以同时提高其传输和模态反射率，通过校正在亚波长尺度的相位前。数值模拟和实验结果表明，光学镜损失减少高达40%，而传输增加了四个数量级。将这种方法应用于短腔量子级联激光器的两个方面，我们实现了激光器在室温下的电损耗仅为143 mW。这种光源特别适合于在中红外波长范围内操作的便携式和电池供电的化学试剂感测应用，其中多种温室气体和污染气体具有其基本吸收线。我们的工作建议进一步的应用，包括频率梳色散工程的可能性，并可以在广泛的光电系统中实现。
2021-04-06 physics.optics
Terahertz Spectrometer of Wavelength Dimensions Based on Extraordinary Transmission
亚波长开槽平行板波导在略低于横向电截止的频率下表现出与狭缝相结合的局域电磁谐振[R。Merlin，Phys.Rev.X2，031015（2012）]。共振是长寿命的，并且与单个亚波长孔径所示的极小透射相反，它为完美导电板提供了完美的透射。我们表明，孔径支持的共振的一对开槽铜板有很长的寿命在太赫兹频率。有限元方法计算表明，这些束缚共振可以具有大于100的品质因数。板的长度和不完美的平行排列的影响进行了讨论。使用太赫兹时域光谱，我们测量了几个板分离的测试结构的宽带脉冲的传输。这些结果表明，开槽波导可以用作高度紧凑的太赫兹光谱仪。
2016-11-21 physics.optics
Thermally reconfigurable extraordinary terahertz transmission using vanadium dioxide
Sarab Branch, Islamic Azad University（伊斯兰阿扎德大学萨拉布分校）；University of Tabriz（大不里士大学）；Yeungnam University（荣州大学）
研究通过氧化钒相变材料实现可重构非凡太赫兹传输，利用亚波长孔洞结构调控传输窗口，实现红移或蓝移，并展示其在太赫兹调制器和可重构滤波器中的应用潜力。
2026-05-07 physics.optics
Propagation characteristics of complementary split-ring resonators excited by internal cylindrical wave
利用时域有限差分法，对圆柱平面波照射下刻蚀在两块无限大理想导电平板上的互补开口环谐振腔（CSRRs）的透射系数进行了分析。对于单槽环CSRR，在谐振时平行于孔径方向观察到两个透射下降，而垂直于孔径方向观察到两个透射增强。对于双槽环CSRR，传输系数表现出更大的各向异性。研究结果为CSRR的电磁响应提供了重要的理论依据，对新型滤波器等电子器件的开发具有重要的指导意义。
2012-01-09 physics.optics
Mathematical theory for electromagnetic scattering resonances and field enhancement in a subwavelength annular gap
本文提出了一种在金属板中嵌入亚波长环形孔的电磁散射共振的数学理论，环形孔的宽度为$h\ll1$。该模型在许多三维亚波长孔结构中具有代表性，这些孔结构能够引起电磁波的共振散射和所谓的异常光透射。我们开发了一个多尺度框架的基础上结合的积分方程在外部域和波导模式扩展内的微小孔的散射问题。电磁场在孔径上的匹配导致一系列解耦的无限系统，这些系统用于建立散射问题的谐振条件。通过对无限大系统和共振条件的严格分析，我们刻画了复平面上有界区域内的所有共振。结果表明，谐振与环形孔中的TE和TEM波导模式相关联，并且它们以${\cal O}(h)$阶的虚部靠近实轴。我们还研究了入射波时的共振散射。证明了在与环形孔中的TE模相关联的谐振频率处，电磁场以${\cal O}(1/h)$阶放大。另一方面，与TEM模式相关的一个特定谐振不能由平面波激发，但可以用近场电偶极子源激发，导致${\cal O}(1/h)$级的场增强。
2022-05-11 math-ph math.MP physics.optics
Enhanced Transmission of Light and Matter through Nanoapertures without Assistance of Surface Waves
薄金属膜中的亚波长孔径阵列能够增强光和物质波的传输[例如，参见T.W. Ebbesen等人，Nature（London）391，667（1998）和E. Moreno等人，物理修订版信函95，170406（2005）]。这种现象依赖于表面电子或物质波的共振激发。我们展示了另一种机制，它提供了一个很大的传输增强，而不是通过耦合到表面波，但在远场区的衍射倏逝波的干涉。通过与最近公布的数据进行比较，验证了该机制。
2006-03-23 physics.optics quant-ph
Terahertz plasmonic laser radiating in an ultra-narrow beam
等离子体激元激光器（spasers）产生相干表面等离子体激元（SPP），并且可以在金属腔中以亚波长尺寸实现，以用于纳米光学。等离子体腔也用于太赫兹量子级联激光器（QCL），这是最亮的固态太赫兹辐射源。对于spasers来说，一个长期存在的挑战是它们与远场辐射的耦合差。与可以产生定向光束的传统激光器不同，spasers由于其亚波长孔径而具有高度发散的辐射图案。在这里，我们从理论上和实验上证明了一种新的技术，用于实现分布反馈（DFB），这是不同于任何其他以前使用的DFB方案的半导体激光器。所谓的天线反馈方案导致等离子体激元激光器中的单模操作，将谐振SPP模式耦合到高度定向的远场辐射图案，并且将周围介质中的混合SPP集成到DFB激光器的操作中。在实验上，采用天线反馈方法，不需要相位匹配到一个定义明确的有效折射率，实现了单模太赫兹量子化学激光器，其光束发散角小至4 × 4度，这是迄今为止报道的任何太赫兹量子化学激光器的最大光束。此外，与传统光子带边激光器中周期性为半波长整数倍的辐射场可忽略不计的情况相比，天线反馈首次突破了这一整数倍限制，增强了激光模式的辐射场。天线反馈方案通常适用于具有法布里-珀罗腔的任何等离子体激光器，而不管其工作波长如何，并且可以使等离子体激光器更接近实际应用。
2016-07-24 physics.optics
An electrically tunable terahertz plasmonic device based on shape memory alloys and liquid metals
采用液态金属（共晶镓铟EGaIn）和记忆合金丝（Flexinol）设计并制作了一种电调谐太赫兹（THz）等离子体器件。将液态金属注入聚（二甲基）硅氧烷（PDMS）微流体模具的空隙中，形成亚波长孔的周期性阵列，同时将金属丝插入金属平面下方的弹性体中。当直流电压施加到导线上时，它们通过焦耳热收缩，降低了孔径周期性并使器件的传输谐振蓝移。当电压被移除时，电线冷却并伸长回到其原始长度，允许透射光谱返回其原始状态。这种变化的幅度取决于所施加的电压。该装置被示出在松弛状态和完全收缩状态之间热循环，可重复地超过至少500个热循环。装置的非对称几何形状和收缩过程产生出乎意料的透射性质：两个紧密间隔的共振，其中两个共振对应于相同的散射指数，并且在收缩时最低阶共振的透射振幅增加。我们使用数值模拟来理解这些特征。
2019-05-06 physics.app-ph physics.optics
Extraordinary transmission through a narrow slit
我们重新讨论了声（电磁）波通过刚性（理想导电）壁缝的异常传输问题。我们使用匹配的渐近展开来研究相关的限制，其中狭缝的宽度是小的壁厚相比，后者是相称的波长。我们的分析集中在近共振频率，家具基本公式的场增强，传输效率，和偏差的谐振从法布里-珀罗频率的狭缝。我们发现，孔的近场起主导作用，与流行的近似理论的高仓健[物理评论快报，86 5601（2001）]。我们的理论与数值解和电磁实验非常吻合[Suckling等人，Physical Review Letters，92 147401（2004）]，从而提供了用于分析涉及小孔和狭缝的广泛的波传播问题的范例。
2018-12-18 physics.optics
Inverse design of resonant nanostructures for extraordinary optical transmission of periodic metallic slits
针对具有特殊光学传输性能的周期性金属狭缝，提出了反向确定双边纳米结构的共振构型。拓扑优化方法被用来实现逆设计过程。几种几何构型的双边纳米结构的周期性金属狭缝推导。衍生的纳米结构的共振性能证明了由透射光谱，其中的透射峰是在指定的波长在逆设计过程中。这提供了一种通过在反向设计过程中指定期望的入射波长来控制透射峰的红移或蓝移或将谐振性能定位在期望的频率处的方法。推广了逆设计方法，使周期性金属狭缝对入射波长的敏感性降低。该研究可进一步推广到反求异常光吸收和其他基于表面激元的光子器件的亚波长共振结构。我们将在未来的研究中探讨三维孔径的逆向设计。
2017-12-03 math.OC physics.comp-ph physics.optics
