Nonlocal effects: relevance for the spontaneous emission rates of quantum emitters coupled to plasmonic structures
在非局域流体动力学模型下，研究了等离子体二聚体附近偶极发射体的自发发射率。由于量子发射体在金属纳米粒子的直接环境中探测其电子结构，因此必须使用非定域模型。与当地计算相比，排放率显著降低。如果发射器位于靠近尖锐边缘的位置，则这种影响最为显著。我们建议在实验可行的配置中使用量子发射器来测试非局域效应。
2014-10-15 physics.optics
Spontaneous emission in the presence of a spherical plasmonic cloak
研究了置于等离子体斗篷附近的二能级原子的自发发射。在偶极近似下，我们证明了只要原子发射频率在等离子体斗篷频率工作范围内，自发发射率可以降低到真空值。考虑到等离子体隐身设备的当前状态，对于许多原子物种来说，这个条件可能会得到满足，因此我们认为具有足够强跃迁的原子可以用作等离子体隐身效率的量子局部探针。
2012-10-15 cond-mat.other physics.optics quant-ph
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
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
Fast spontaneous emission and high Förster resonance energy transfer rate in hybrid organic/inorganic plasmonic nanostructures
报道了等离子体激元辅助的有机分子与半导体胶体量子点之间的自发发射和Förster共振能量转移的实验研究。在金纳米爆米花的尖端和5纳米分离的金膜之间的纳米间隙中的局部等离子体场支持高光子态密度，并为光-物质相互作用机制提供了途径。我们证明，除了总的自发发射速率增强因子高达66的量子点和分子，福斯特共振能量转移效率和速率常数同时修改。由于非辐射猝灭效应和快速施主自发发射速率的影响，能量转移效率从84%降低到35%，而能量转移速率常数从4 ns-1显著增加到20 ns-1。我们的研究结果定量地阐明了衰变机制，这对理解和控制纳米尺度下的光-物质相互作用非常重要。
2018-07-23 physics.optics
Strongly localized plasmon oscillations in a cluster of two metallic nanospheres and their influence on spontaneous emission of an atom
从理论上研究了双金属纳米球团簇中的等离子体激元振荡。特别注意的情况下，几乎接触领域。在这种情况下，不同对称性的等离子体激元振荡的光谱已被发现的简单的解析表达式。发现了一种新的等离子体激元振荡，这种振荡强烈地局限于球之间，并且在球分离时完全消失。发现等离子体激元振荡有一个显着的影响光学性质的原子之间的球。
2006-06-27 physics.chem-ph physics.optics
Spontaneous decay of a quantum emitter near a plasmonic nanostructure
我们发展了一个位于金属-电介质结构附近的量子发射体（QE）的自发衰变理论，该结构支持局域表面等离子体。如果等离子体共振被调谐为接近QE发射频率，则由于从QE到局部等离子体模式的能量转移，随后通过等离子体天线进行光子发射，发射被增强。发射速率取决于等离子体激元与辐射场的耦合和金属中欧姆损耗之间的密切相互作用。在这里，我们开发的等离子体激元格林函数的方法，包括等离子体激元与辐射的相互作用，以获得显式表达式的辐射衰减率和光学极化率的局部等离子体激元模式在任意的等离子体激元纳米结构。在这种方法中，我们通过将其与等离子体激元模式密度（其表征等离子体激元场限制）相关来提供等离子体激元模式体积的一致定义，并恢复标准腔形式的Purcell因子，但现在用于等离子体激元系统。我们表明，QE放置在一个小的金属纳米结构的尖锐尖端附近的“热点”，等离子体激元模式的体积与金属体积的比例，同时非常敏感的接近尖端。最后，我们推导出任何纳米等离子体系统的辐射功率谱的增强因子，并将其与自发衰变率的Purcell因子联系起来。我们说明了我们的研究结果，位于金纳米棒尖端附近的QE的数值例子。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spontaneous emission and collection efficiency enhancement of single emitters in diamond via plasmonic cavities and gratings
我们展示了一种基于等离子体孔径和光栅的方法，以提高金刚石中单个NV中心的辐射衰减率，同时提高其收集效率。我们的结构是基于金属谐振器周围的亚波长金刚石纳米柱与银膜，这可以提高嵌入的NV中心的自发发射率形成。然而，由于表面等离子体激元的损失和金刚石-空气界面处的反射，发射光子的收集效率仍然很低。在这项工作中，我们将光栅结构纳入等离子体腔系统，以减轻光子损失到这些通道。
2013-08-02 physics.optics quant-ph
Surface plasmon enhancement of spontaneous emission in graphene waveguides
本工作分析了放置在石墨烯波导附近的单个发射极的自发发射，所述石墨烯波导由两个平行的石墨烯单层形成，具有绝缘体间隔层。在这种情况下，由结构支持的本征模，例如表面等离子体激元和波导模，为靠近波导放置的电偶极子提供衰减通道。我们计算了对称和反对称本征模的衰减率作为频率和发射器的方向的函数的贡献。结果表明，由于导模激发引起的自发发射的变化远小于对称和反对称表面等离子体激发引起的相应衰减，从而显著增强了自发发射.作为石墨烯波导中表面等离子体激元的高限制的结果，我们发现，在表面等离子体激元模式存在的整个频率范围内，具有垂直取向（相对于石墨烯片）的发射器的衰减速率是具有平行取向的相同发射器的相应衰减的两倍。从金属-介电结构（其中结构参数决定这种发射的范围和幅度）来看，我们的工作表明，通过动态地调整石墨烯的化学势，可以在很宽的范围内选择衰减速率增强的光谱区域。
2016-09-13 physics.optics
Controlling Surface-plasmon-polariton Launching with Hot Spot Cylindrical Waves in a Metallic Slit Structure
用于产生表面等离子体激元极化（SPP）的等离子体纳米结构总是涉及电荷可以积累的尖角。这可能导致在金属角处产生强的局部电磁场，形成热点。本文从理论和实验两方面研究了金属狭缝结构中热斑对SPPs传播的影响。研究发现，从热点辐射的电磁场，称为热点柱面波（HSCW），可以大大操纵SPP在狭缝结构中的发射。通过半解析模型，阐明了利用HSCW操纵SPP发射的物理机制。利用该超高速连续波，在一个超小型金属阶梯狭缝结构中实现了单向SPP发射。HSCW将局域表面等离子体激元和传播表面等离子体激元连接在一个集成平台上，为等离子体激元器件和电路的设计开辟了一条新的途径。
2015-11-29 physics.optics
Exciton-Plasmon Coupling Effects on the Nonlinear Optical Susceptibility of Hybrid Quantum Dot-Metallic Nanoparticle System
从理论上研究了在强控制场和弱探测场作用下，激子-等离子体激元耦合对金属纳米颗粒和半导体量子点相干耦合混合系统三阶光学非线性的影响.
2013-07-22 physics.optics
Giant enhancement of electric field between two close metallic grains due to plasmonic resonance
我们从理论上研究了两个紧密的金属颗粒之间的等离子体共振，两个金属颗粒之间的间隙的宽度远小于入射电磁波的长度。建立了共振条件，发现了电场增强现象，并通过最简单几何条件下问题的解析解证实了我们的结论。我们讨论我们的结果更复杂的情况下的扩展。
2009-10-29 physics.optics
Nonlinear Surface-Plasmon Whispering-Gallery Modes in Metallic Nanowire Cavities
我们证明，表面二次谐波产生可以导致形成非线性等离子体回音壁模式（WGM）的金属纳米线制成的微腔。由于这些WGM是由诱导的表面非线性偶极子激发的，因此即使它们不耦合到辐射连续体，也可以产生它们。因此，这些非线性模式的品质因数可以与金属中的光学损耗所施加的理论极限一样大。值得注意的是，我们的理论分析表明，非线性等离子体WGM的特点是分数方位角模式数。这表明，这里研究的等离子体腔可用于产生具有分数角动量的多色光场。等离子体传感器的应用也进行了讨论。
2013-10-30 physics.optics
Spontaneous down conversion of surface plasmon polaritons: strong-field consideration
提出了金属-电介质界面表面等离子体激元自发下转换（SDC）的非微扰理论。它示出的过程是共振增强的特征功率的激发，通常的顺序为几十瓦。在较强的激发下，SDC的产额迅速下降。在较强的激发下，SDC的产额迅速下降。这种下降的原因是激光场的表面等离子体激元的变化率高，超过了负责SDC过程的零点波动率。所得到的结果可能有助于构造用于量子通信的微型纠缠光子源。
2016-09-27 physics.optics quant-ph
Reduced absorption of light by metallic intra-cavity contacts: Tamm plasmon based laser mode engineering
人们普遍认为，由于金属中的吸收，将金属层嵌入到光电结构中对激光发射是有害的。然而，最近在腔内有单个金属层的微腔中观察到了宏观光学相干性和激射。在这里，我们提出了设计的微腔型结构的两个腔内金属层，可以作为电泵浦的接触。基于利用Tamm等离子体激元的特性的光学模式的设计由于将光学模式的电场的节点固定到金属层而提供了消失的吸收。所提出的设计可用于制造具有腔内金属接触的垂直腔激光器。
2013-02-23 physics.optics
Surface Plasmons in Thin Metallic Films
对于厚度不超过表层厚度的金属薄膜，表面等离子体振荡的描述问题可以用电子自由程长度与薄膜厚度之间的任意比值进行解析求解。研究了表面等离子体振荡频率与波数的关系。
2010-10-11 math-ph math.MP physics.optics
Spontaneous emission control in high-extraction efficiency plasmonic crystals
实验和理论研究了InP-TiO-Au-TiO-Si异质结构中六角等离子体晶体波导限制（WC）反对称模中表面等离子体激元（SPP）的激子-场耦合。耦合到SPP模的InP基横向磁（TM）应变多量子阱（MQW）的辐射衰减时间被观察到比裸MQW晶片短2.9-3.7倍。理论上，我们发现80%的增强的PL发射到SPP模式，和17%的增强的发光重定向到WC反对称模式。除了激子与等离子体激元模式的直接耦合之外，该演示还可用于高温SPP激光器的开发，高度集成的光电器件或小型化生物传感器的开发。
2007-11-30 physics.optics
Optically Thin Metallic Films for High-radiative-efficiency Plasmonics
等离子体激元技术使光的深亚波长集中成为可能，并且对于基础研究以及实际应用已经变得重要。等离子体激元的两个主要现有平台是金属纳米颗粒和金属膜。金属纳米颗粒允许有效耦合到远场辐射，但它们的合成通常导致材料质量差。金属薄膜提供了高质量的材料，但由于与自由空间的大动量失配，它们与辐射的耦合通常会受到危害。在这里，我们提出并从理论上研究光学薄金属薄膜作为一个理想的平台，高辐射效率的等离子体。对于远场散射，添加薄的高质量金属衬底能够实现更高的品质因数，同时保持纳米颗粒提供的定位和可调谐性。对于近场自发发射，高质量或非高质量的薄金属衬底极大地改善了发射器环境与传播表面等离子体之间的场重叠，从而即使在间隙尺寸消失（3 $\sim$ 5 nm）时也能够实现高Purcell（总增强> $10^4$）、高量子产率（> 50%）自发发射。该增强具有几乎空间独立的效率，并且不遭受通常存在于先前结构中的淬灭效应。
2016-06-14 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
Modal theory of modified spontaneous emission for a hybrid plasmonic photonic-crystal cavity system
我们提出了一个分析模式描述的丰富的物理混合等离子体-光子器件，证实了麦克斯韦方程组的全偶极解。预测了耦合到这些混合结构的量子偶极发射体的自发发射衰减率具有很强的频率依赖性。特别是，它示出的Fano型共振实验报告的混合等离子体激元系统中，从一个非常大的干扰之间的主导准正规模式的系统在感兴趣的频率范围内。所提出的模型形成了一个有效的基础，在这些复杂的混合系统中的量子光-物质相互作用的建模，也使非辐射耦合损耗的定量预测和理解。
2016-06-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum theory of spontaneous and stimulated emission of surface plasmons
我们介绍了一个量子化方案，可以应用于表面波沿平面界面传播。一个重要的结果是色散无损耗介质的表面波的能量的推导，而不调用任何特定的模型的介电常数。在库仑规范中，我们使用场的模态表示。每个模式可以与量子谐振子相关联。我们应用该方法从量子力学的角度导出了二能级系统表面等离子体的自发发射率。结果是在非常好的协议与格林张量方法在无损耗的情况下。格林的方法也允许考虑损失，因此表面等离子体激元的量子方法的局限性被清楚地定义。最后，讨论了受激发射与自发发射的问题。由于在色散关系的渐近线附近态密度增加，定量地表明在这个频率区域受激发射几率太小而不能获得增益。
2010-04-01 physics.optics
Topology induced anomalous plasmon modes in metallic Mobius nanorings
我们报告金属莫比乌斯纳米环的等离子体共振的调查。由于莫比乌斯纳米带拓扑结构提供的额外相位π的存在，观察到半整数数目的谐振模式。位于莫比乌斯纳米环的不可定向表面的异常等离子体激元模式打破了传统环形腔中存在的对称性，从而使远场激发和发射成为亮模式。由于莫比乌斯纳米环的非平凡拓扑结构，其远场谐振波长以及半整数模数的特征不随莫比乌斯纳米环上电荷分布的变化而变化。由于剩余的暗特征引起的超小模式体积，在传感性能方面获得了极高的灵敏度以及显著的品质因数。拓扑金属纳米结构提供了一种新的平台，用于研究局部表面等离子体模式，在等离子体应用中表现出独特的现象，例如高灵敏度检测和等离子体纳米激光器。
2016-11-22 physics.optics
Correlated spontaneous emission of fluorescent emitters mediated by single plasmons
操纵荧光发射体的自发发射可以通过将发射体放置在纳米结构环境中来实现。特权点被等离子体结构占据，等离子体结构提供电磁场的强约束，这导致发射体-环境相互作用的增强。虽然等离子体纳米结构已被广泛利用来控制单光子发射器的发射特性，但执行量子发射器与等离子体之间的耦合构成了巨大的挑战。在这封信中，我们报告了实现这一目标的第一个关键步骤，通过观察单个CdSe/CdS/ZnS量子点表现出单光子统计和荧光纳米珠之间的相关发射位于微米分开。这通过将两个发射器耦合到银纳米线来实现。单等离子体激元在后者上从量子点产生，并转移能量以依次激发荧光纳米珠。
2016-09-30 physics.optics quant-ph
Localized surface plasmon modes in a system of two interacting metallic cylinders
我们研究了两个平行的封闭的金属圆柱具有纳米尺度的系统的光学响应。表面等离子体激元激发在圆柱体之间的间隙进行了具体分析。特别是，谐振频率和场增强作为系统的几何特性和金属中的欧姆损耗的函数进行了研究。数值模拟的结果进行了系统的比较与分析理论，在准静态极限。分析方法进行了推广，以考虑延迟效应。我们还提出了等离子体激元模式的物理定性的图片，这是通过数值模拟和分析理论验证。
2012-04-25 physics.optics
Cooperative energy transfer controls the spontaneous emission rate beyond field enhancement limits
位于金属纳米结构附近的量子发射器经由表面等离子体的近场激发单独地传递它们的能量。由于等离子体增强的局域场，能量转移过程增加了自发发射（SE）率。在这里，我们证明了显着的加速量子发射器SE率在等离子体纳米腔由于合作能量转移（CET）从等离子体相关的发射器。使用集成的等离子体纳米腔，我们实现了高达六倍的增强耦合到相同的纳米腔的发射器的发射率的顶部的局部态密度的等离子体增强。辐射功率谱保留了等离子体共振中心频率和线形，峰值振幅与激发发射器的数量成正比，表明观察到的合作SE不同于超辐射。等离子体辅助的CET提供对SE速率的前所未有的控制，并且允许在室温下动态地控制自发发射速率，从而实现基于SE速率的光调制器。
2019-01-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic grating for circularly-polarized out-coupling of waveguide-enhanced spontaneous emission
本研究针对金属等离子体结构的焦耳损耗问题，实验验证了介质波导上的等离子体纳米颗粒阵列可实现圆偏振光的定向耦合，GaAs波导嵌入量子点的出耦合辐射圆偏振度达80%，为集成器件提供了高效耦合方案。
2022-02-28 physics.optics
Exciton/plasmon polaritons in GaAs/GaAlAs heterostructures near a metallic layer
我们报道了无机量子阱激子和表面等离子体激元之间的强耦合。为此，波纹银膜沉积在由GaAs/GaAlAs量子阱组成的异质结构的顶部。利用反射实验证实了等离子体激元/重空穴激子/轻空穴激子混合态的形成。等离子体激元/轻空穴激子和等离子体激元/重空穴激子的相互作用能量分别为21 meV和22 meV。等离子激元-激子耦合的一些特殊性也进行了讨论，并定性地与等离子激元极化。
2008-09-24 cond-mat.other physics.optics
Tunable plasmon polaritons in arrays of interacting metallic nanoparticles
我们考虑一个简单的立方体阵列的金属纳米粒子支持扩展的集体等离子体激元，产生于近场偶极相互作用之间的局部表面等离子体激元在每个纳米粒子。我们开发了一个充分的分析量子理论的强耦合制度之间的这些集体等离子体激元和光子导致等离子体激元的纳米粒子阵列。值得注意的是，我们表明，极化激元带隙和超材料的介电函数可以显着调制光的偏振。我们揭示了等离子体超材料中的这种各向异性行为是如何通过纳米颗粒之间的偶极相互作用来介导的，尽管底层晶格是对称的。因此，我们的研究结果铺平了道路，实现可调谐量子等离子体超材料呈现相互作用驱动的双折射。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling spontaneous emission with plasmonic optical patch antennas
我们实验证明了控制的自发发射率和辐射模式的胶体量子点确定性地定位在等离子体贴片天线。该天线由一个薄的金微盘30 nm以上的厚金层。所示的发射器辐射通过整个贴片天线在一个高度定向和垂直的辐射模式。观察到强烈的加速自发发射，取决于天线的大小。考虑到发射器的双偶极结构，这对应于垂直于盘的偶极的Purcell因子高达80。
2012-09-28 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Supersymmetric correspondence in spectra on a graph and its line graph: From circuit theory to spoof plasmons on metallic lattices
研究了简单正则图及其线图上电感电容电路网络的超对称结构。我们表明，它们的本征谱必须一致（除了，可能的话，为最高本征频率），由于超对称性，这是来自电路的拓扑性质。为了在高频范围内观察到这种光谱对应，我们研究了金属六边形和kagomé晶格上的欺骗等离子体。通过模拟预测了它们之间的能带对应关系。使用太赫兹时域光谱，我们证明了制造的金属六角晶格和kagomé晶格的能带对应性。
2016-05-02 physics.optics
Two-photon spontaneous emission in atomically thin plasmonic nanostructures
在少光子水平上利用光-物质相互作用的能力在量子技术中起着关键作用。单光子-光的最基本状态-可以在原子和固态发射器中按需产生。双光子态也是关键的量子资产，但在单个发射器中实现它们是具有挑战性的，因为它们的生成速率比竞争性的单光子过程慢得多。我们证明了原子薄的等离子体纳米结构可以利用双光子自发发射，从而产生巨大的远场双光子生产，丰富的共振模式，使定制的光子和等离子体纠缠态，等离子体辅助的单光子创建数量级比标准的单光子发射更有效。我们解开的双光子自发发射渠道，并显示其谱线的形状出现从一个复杂的相互作用之间的法诺和洛伦兹共振。二维纳米结构中增强的双光子自发发射为片上量子信息处理和自由空间量子通信开辟了另一种有效的光-物质纠缠源。
2020-06-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Observation of flat band for terahertz spoof plasmon in metallic kagomé lattice
我们研究了由具有kagome对称性的金属盘和棒组成的超材料的色散关系，发现kagome晶格的拓扑性质形成了等离子体平坦带。为了确认平带的形成，我们制造的超材料，并在太赫兹制度的传输测量。观察到两个由依赖于入射太赫兹光束的偏振的透射最小值形成的带。其中一个频带对应于平坦频带，这一点由谐振频率几乎与入射角无关的事实所证实。
2012-05-18 physics.optics
Observation of a nonradiative flat band for spoof surface plasmons in a metallic Lieb lattice
我们证明了一个无辐射的平带欺骗表面等离子体激元绑定在一个结构化的表面与Lieb晶格对称的太赫兹制度。首先，我们基于电路模型，从理论上推导了金属Lieb晶格中欺骗等离子体激元的色散关系。我们得到三个频带，其中之一是独立的波矢。为了证实理论结果，我们数值计算和实验观察的平带的传输和衰减全反射配置。结果表明，与传播波解耦的无辐射平带模的品质因数高于辐射平带模。这表明非辐射平带模式是三维限制在晶格中。
2016-02-16 physics.optics
Porosity Effect on Surface Plasmon Resonance from Metallic Sculptured Thin Films
当使用由金属制成且厚度为$\leq50$ nm的雕刻薄膜（STF）代替Kretschmann配置中的致密金属层时，包括平行倾斜纳米线的STF的实验数据显示，仍然可以激发表面等离子体共振（SPR）。随着所选STF的孔隙率增加，实验数据和数值模拟表明，SPR倾角相对于激发平面波的入射角变宽，并最终消失，留下一个残余峰附近的发病全内反射制度。
2008-06-18 physics.optics
Color Tuning by Spontaneous Propagation of Gap Surface Plasmons in Epsilon Near Zero Nano-Cavity
本文介绍了等离子体金属-绝缘体光学纳米腔的数值计算和实验结果。该体系由银作为金属，聚乙烯吡咯烷酮或铟锡氧化物或氧化锌作为绝缘体组成。所提出的纳米腔表现出非凡的效果，如颜色的入射角/视角的函数变化，增强的实验实部和虚部的伪介电常数，一个非凡的传输50 $\%$和零反射的两个偏振在谐振波长。这些结果导致表面等离子体激元的形成和传播以及它们在间隙表面等离子体激元中的杂化。这些效应的同时发生允许通过利用非常窄的$Δ$和$Ψ$椭圆偏振仪参数来研究古斯-汉兴位移。由于它们的光学性质，所提出的纳米腔可以应用于几个领域，如可调谐滤色器，光学，光子学和传感。
2020-02-17 physics.app-ph physics.optics
Feasible Surface Plasmon Routing Based on The Self-assembled InGaAs/GaAs Semiconductor Quantum Dot Located between Two Silver Metallic Waveguides
提出了一种利用位于两个银金属波导之间的具有V型三能级结构的InGaAs/GaAs半导体量子点（SQD）实现纳米等离子体开关和量子路由的实验方案。我们通过实空间方法从理论上研究了单等离子体激元在这种多端口系统中的传输和转移速率，我们的结果表明，通过控制参数，如经典场的强度，失谐以及SQD和波导之间的相互作用，来自输入端口的单等离子体激元可以被切换和重定向。该方案不仅可用于量子路由器和量子交换机的设计，还可用于量子光子集成电路的设计。
2019-05-21 physics.optics
Quantum plasmonics: second-order coherence of surface plasmons launched by quantum emitters into a metallic film
我们解决的问题，单表面等离子体激元的量子光源发射到扩展的金膜的二阶相干性。量子光源由扫描荧光纳米金刚石制成，拥有五个氮空位（NV）色心。通过使用一个专门设计的显微镜，结合近场光学与远场泄漏辐射显微镜在傅立叶空间和适应的空间滤波，我们发现，光的初始源的量子统计被保存后转换为表面等离子体激元和传播沿多晶金膜。
2012-06-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tuning the plasmon resonance of metallic tin nanocrystals in Si-based materials
研究了金属锡纳米粒子嵌入硅基基质材料的光学性质。采用射频磁控溅射法制备含有纳米颗粒的薄膜，然后进行非原位热处理。用透射电子显微镜测定了纳米粒子的形状和尺寸分布，发现纳米粒子都是球形的金属锡粒子，当以SiO2和非晶硅为主体材料时，观察到纳米粒子中存在局域表面等离子体共振。光学光谱显示，局部表面等离子体共振是在约5.5 eV的锡纳米粒子在SiO2，在约2.5 eV的非晶硅。SiO2中的锡纳米颗粒的尺寸可以通过改变薄膜的锡含量来改变;这被用来调节局部表面等离子体共振。
2010-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Orbital angular momentum and energy loss characterization of plasmonic excitations in metallic nanostructures in TEM
最近，一种新的装置，测量轨道角动量（OAM）电子光谱后的弹性/非弹性散射的透射电子显微镜已被介绍。我们修改了所需的理论框架，以描述传统的低损耗电子能量损失谱（EELS）实验中的透射电子显微镜（TEM）研究金属纳米结构中的表面等离子体，允许OAM后选择和设计新的实验，这些激发在纳米结构的分析。我们发现，前所未有的信息的对称性和手性的等离子体模式可以检索，即使有限的OAM和能量分辨率。
2020-05-27 physics.ins-det physics.optics
Direct measurement of plasmon propagation lengths on lithographically defined metallic waveguides on GaAs
我们目前的光学研究的矩形表面等离子体激元波导光刻限定在GaAs衬底上。使用共聚焦显微镜直接确定等离子体传播长度，在激发和检测通道中具有独立的偏振控制。表面等离子体激元发射沿波导使用光刻定义的缺陷在一端。在波导的远端，它们散射到远场，在那里它们使用CCD相机成像。通过监测来自波导末端的散射光强度的长度依赖性，我们直接提取传播长度，获得取决于波导宽度（w=2-5 μm）和激发波长（760-920 nm）的范围为LSPP = 10-40 μm的值。结果与理论预期吻合良好，证明了光刻限定结构的高质量。所获得的结果是强相关的未来半导体为基础的集成等离子体激元技术的发展。
2011-10-19 physics.optics
Structural Symmetry of Two-dimensional Metallic Arrays: Implications for Surface Plasmon Excitations
近年来，表面等离子体激元（SPPs）在科学和工程领域得到了广泛的研究。了解表面等离子体激元激发的物理过程对于操纵SPP是至关重要的，并且大多数现有的研究集中在（-1，0）型SPP激发上。在这篇文章中，我们报告了我们最近的调查（0，+/- 1）型SPP激发的金二维纳米腔阵列使用时域有限差分方法。我们特别关注的是由不同偏振的光激发的（0，+/- 1）-SPPs的对称性。结果发现，极化有很强的影响，相应的SPP的场分布。因此，偏振的控制可以为SPP的操纵提供重要的见解。
2009-02-18 physics.optics
Spontaneous and Stimulated Electron-Photon Interactions in Nanoscale Plasmonic Near Fields
我们展示了空间分辨测量的自发和受激电子-光子相互作用在纳米级光学近场使用电子能量损失谱（EELS），阴极发光光谱（CL），光子诱导近场电子显微镜（PINEM）。具体来说，我们研究共振表面等离子体模式，被紧紧地限制在一个金nanostar的尖端顶点，使直接相关的EELS，CL，和PINEM在相同的物理结构在纳米长度尺度。补充数值电磁边界元方法计算，我们讨论了自发和受激电子-光子相互作用强度和空间依赖性的EELS，CL和PINEM分布。我们表明，在一个孤立的尖端模式的限制，在电子近场耦合的空间变化完全由模式电场的配置文件，无论是自发的（在EELS和CL）或受激的性质（在PINEM）的过程。然而，我们表明，耦合到尖端模式至关重要地取决于入射电子的能量与最大值在几千电子伏，取决于接近的相互作用的尖端顶点。我们的研究结果提供了基本的见解自发和受激电子-光-物质在纳米尺度上的相互作用，具有关键意义的研究（量子）相干光学现象的电子显微镜。
2020-08-24 physics.optics
Plasmonic Effect on the Population Dynamics and the Optical Response in a Hybrid V-Type Three-Level Quantum Dot-Metallic Nanoparticle Nanosystem
研究了金属纳米粒子（MNP）和V型三能级半导体量子点（SQD）组成的混合纳米系统中激子-等离子体激元耦合对粒子数动力学和吸收特性的影响.在这样的混合纳米系统中，SQD的激子和MNP的等离子体激元可以强耦合或弱耦合，以展示混合系统的新特性。我们的研究结果表明，由于激子-等离子体激元耦合，杂化纳米系统的非线性光学响应可以大大增强或降低。
2016-04-18 physics.optics
Complementary magnetic localized surface plasmons
磁局域表面等离子体激元（LSP）支持的金属结构波纹非常长和弯曲的凹槽最近已被提出，并证明在一个非常薄的金属螺旋结构（MSS）在微波制度。然而，通过仅测量电场而非磁场来证明磁性LSP的模式分布。
2015-09-22 physics.optics
Longitudinal quantum plasmons in copper, gold, and silver
等离子体波在各种金属量子纳米结构中的传播因其在技术上的应用而受到关注。金属纳米结构在量子尺寸范围内的量子等离激元性质一直难以用合适的模型来描述。在这里，非局域量子等离子体激元研究在最重要的金属铜，金，银。利用一种新的非局域量子介电常数模型研究了这些金属的色散特性和高光子能区纵向量子等离子体激元的传播。研究了这些金属中纵向量子等离子体激元的近零特性，得到了它们的光谱和阻尼率。量子等离子体的波函数的经典和量子极限。结果表明，银是最适合的量子金属结构的发展，下一代的量子光学和传感技术，由于低的本征损耗。
2017-08-14 physics.optics
Quantized plasmon modes for metallic nanoparticles of arbitrary shape with a generic dielectric function
University of Padova（帕多瓦大学）
提出一种基于实验介电函数、适用于任意形状金属纳米颗粒的等离激元模式量子化方法，正确再现准静态极限下的宏观极化，并实现与量子化学分子描述的耦合，为精确建模强耦合等离激元-分子系统奠定基础。
2026-06-19 physics.chem-ph physics.optics
Dirac-like plasmons in honeycomb lattices of metallic nanoparticles
我们考虑一个二维的蜂窝状晶格的金属纳米粒子，每个支持本地化的表面等离子体，并研究的量子特性的集体等离子体产生的近场偶极相互作用的纳米粒子之间。我们分析调查的色散，有效的哈密顿量和本征态的集体等离子体的任意取向的个人的偶极矩。当偏振点接近平面的法线时，光谱呈现狄拉克锥，类似于石墨烯的电子能带结构中存在的那些。我们推导出集体等离子体激元的有效狄拉克哈密顿量，并表明相应的旋量本征态代表狄拉克样的无质量玻色子激发，在石墨烯中的电子，如一个非平凡的贝里相位和不存在背散射光滑的不均匀性，目前类似的效果。我们进一步讨论了如何可以操纵狄拉克点的布里渊区，并打开一个缺口，集体等离子体分散通过修改局部表面等离子体的偏振，铺平了道路，一个完全可调的等离子体类似物的石墨烯。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall 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
Ultrafast Plasmon-mediated Superradiance from Vertically Standing Molecules in Metallic Nanocavities
十年前提出了金属纳米球周围分子的等离子体介导的超辐射。然而，由于分子定位的实验困难，以及理论上对低激发态分子的增强集体速率的限制，它的演示还没有实现。在这封信中，我们提出，超快等离子体介导的超辐射脉冲可以观察到强烈激发的亚甲蓝分子垂直内的金纳米粒子镜纳米腔。我们的模拟表明，在这个系统中的分子可以相互作用，通过等离激元和自由空间介导的相干和耗散耦合。更重要的是，由短程传播的表面等离子体介导的相干耦合在很大程度上抵消了由自由空间场介导的直接偶极-偶极耦合，而由相对长程的间隙等离子体介导的主导耗散耦合使得皮秒尺度内的超快超辐射脉冲成为可能。我们的研究开辟了通过工程等离子体激元环境来研究亚波长体积中量子发射体的丰富超辐射效应的可能性。
2023-03-05 physics.optics quant-ph
Plasmon polaritons in cubic lattices of spherical metallic nanoparticles
我们从理论上研究了球形金属纳米颗粒立方晶格中的等离子体激元。纳米颗粒，每个支持三重简并局部表面等离子体，通过库仑偶极-偶极相互作用耦合，产生在整个超材料上延伸的集体等离子体。后者与光子杂交形成等离子体激元，这是系统的混合光-物质本征模。我们推导出一般的解析表达式来评估等离子体激元和等离子体激元极化激元色散，以及相应的本征态。这些都是在一个哈密顿形式主义，它考虑到在纳米粒子之间的偶极相互作用的延迟效应，并考虑纳米粒子的介电性能以及它们的周围。在这个模型中，我们预测极化分裂在近红外可见光范围内的电磁波谱，依赖于极化，晶格对称性和波矢方向。最后，我们表明，我们的模型的预测是在良好的定量协议与传统的有限差分频域模拟，但与分析的洞察力和显着降低计算成本的优势。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Theoretical investigation of the spontaneous emission on graphene plasmonic antenna in THz regime
本文对二聚体石墨烯等离子体天线附近偶极发射源的发射和辐射特性进行了理论研究。通过使用基于格林第二恒等式的严格电磁方法计算了由改变发射体的位置和其偶极矩的取向引起的辐射和量子效率的修改。由于在4THz至15THz的光谱区域中与天线表面等离子体激元的耦合，发生发射器的发射和辐射的大增强。我们的研究结果表明，辐射效率可以提高四个数量级，量子效率达到接近0.8的值时，发射频率与共振偶极频率之一。另一方面，对于给定的发射器位置，在特定频率下，这些量可以在很大程度上减少。我们提出了近场分布和远场强度的计算，揭示了等离子体天线共振在发射增强辐射的作用。我们表明，辐射增强的光谱区域可以在很宽的范围内选择，通过改变石墨烯的化学势从0.2eV到1eV。
2018-08-09 physics.optics
Nonradiative limitations to plasmon propagation in chains of metallic nanoparticles
我们研究了由近场相互作用耦合的金属纳米颗粒链中的集体等离子体激元模式。用开放量子系统方法解析计算了与尺寸和动量有关的非辐射朗道阻尼和辐射衰减率。这些衰减率决定了激发沿链的传播。特别地，作为等离子体激元波长的函数的辐射衰减速率的行为导致从短距离的集体激发的指数衰减到大距离的代数衰减的转变。重要的是，我们表明，指数衰减是一个纯粹的非辐射起源。我们的透明模型使我们能够提供沿链的偏振相关的等离子体激元激发分布和相关的传播长度的解析表达式。我们的理论分析构成了一个重要的一步，在寻求最佳条件的纳米粒子链中的等离子体传播。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dirac plasmons in bipartite lattices of metallic nanoparticles
我们从理论上研究了由金属纳米颗粒的二维阵列构成的“石墨烯类”等离子体超材料，包括具有和不具有反转对称性的完美蜂窝结构，以及通用的二分晶格。不同纳米颗粒中局部表面等离子体之间的偶极相互作用产生了在整个晶格上延伸的集体等离子体。我们研究了集体等离子体激元的能带结构，并揭示了它的可调谐性与局部表面等离子体激元的偶极矩的方向。根据偶极子的取向，我们确定了一个相图的集体等离子体激元色散的无间隙或有间隙的阶段。我们表明，在相图中的无间隙阶段的特点是集体等离子体表现为无质量的手性狄拉克粒子，在类比与电子在石墨烯。当蜂窝结构的反转对称性被破坏时，集体等离子体被描述为具有能量依赖的Berry相位的带隙手性狄拉克模式。我们进一步放松的几何对称性的蜂窝结构，通过分析一般的二分六边形晶格。在这种情况下，我们研究的相图的演变，并揭示了出现一个序列的拓扑相变时，一个六边形的子晶格是逐步转移相对于其他。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chiral Surface Plasmon Polaritons on Metallic Nanowires
线偏振光入射到纳米线的末端，激发三种特定的纳米线波导模式的相干叠加，可以产生手性表面等离子激元（SPP）。由SPP倏逝场激发的量子点荧光获得的单个纳米线上的手性SPP图像揭示了我们的理论模型中预测的手性。手性SPP的螺旋周期的旋向性和空间范围取决于输入偏振角和纳米线直径以及介电环境。手性保留在自由空间输出波，使金属纳米线的圆偏振光子的宽带宽的亚波长源。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
