Ultrafast active plasmonics: transmission and control of femtosecond plasmon signals
我们报告说，飞秒表面等离子体激元脉冲可以沿着金属-电介质波导传播，并且它们可以通过金属的直接超快光激发在飞秒时间尺度上进行调制，从而提供前所未有的太赫兹等离子体带宽-这是下一代纳米光子器件的表面等离子体激元作为信息载体的发展中缺少的关键组成部分。
2008-07-16 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
Plasmonic quasicrystals for designable ultra broadband transmission enhancement and second harmonic generation
准晶体是有趣的，因为它们表现出旋转对称性和长程有序性，但缺乏平移对称性。2-三维金属-电介质图案对于利用表面等离子体激元（SPP）介导的局部场增强和对于近无色散SPP模式是令人感兴趣的。在等离子体晶体中，图案的取向和周期性决定了偏振响应和离散等离子体共振，而界面限定了等离子体色散。然而，等离子体激元准晶的独特性质导致偏振独立性，可设计的k空间和宽带传输增强由于SPP调解。这些在许多应用中是有用的，如能量收集、非线性光学和量子等离子体激元学。我们演示了在金属薄膜中设计和制备大面积的π/5对称准晶空气孔图案，在该图案中观察到宽带、发射角和偏振无关的透射增强以及宽带二次谐波产生。可设计的传输响应，其他对称性和平铺是可能的。
2013-09-12 physics.optics
Hyper-Selective Plasmonic Color Filters
等离子体滤波器的亚波长模体积与便携式电子设备中使用的CMOS图像传感器阵列中的最先进的有源像素的小尺寸（~ 1 μm）很好地匹配。典型的等离子体滤波器表现出宽（> 100 nm）的传输带宽。大幅降低滤波器透射光谱的峰宽将允许实现CMOS高光谱成像阵列，其要求透射峰的半高宽小于30 nm。我们发现，5层金属-绝缘体-金属-绝缘体-金属结构的设计产生了多模干涉现象，抑制了寄生传输特性，产生了一个单一的窄传输带，半高宽小至17 nm。这些多层狭缝模式等离子体滤波器（MSPF）的透射峰可以在整个可见光和近红外光谱中系统地变化，因此相同的基本结构可以在大范围的波长上用作滤波器。
2016-12-06 physics.optics
Tunability of the reflection and the transmission spectra of two periodically corrugated metallic plates, obtained by control of the interactions between plasmonic and photonic modes
我们从理论上研究了等离子体和光子模式之间的相互作用的结构，是由两个薄波纹金属板，嵌入在空气中。我们表明，相互作用依赖于相互作用模式的对称性。这一观察结果可以用两个光栅的傅里叶分量之间的相位差来解释。可以通过相对于另一个横向移动一个光栅来控制相位。因此，这种相对移位提供了有效的“旋钮”，其允许控制各种模式之间的相互作用，从而导致所提出的结构中的光透射和反射的有效调制。基于这一概念，我们表明，所研究的结构可以用作可调谐等离子体滤波器。
2010-04-08 physics.optics
EIT-like transmission by interaction between multiple Bragg scattering and local plasmonic resonances
基于时间耦合模理论和传输矩阵方法，研究了周期谐振腔-波导耦合系统中极化激元带隙和布拉格带隙的光学性质。利用复能带和透射谱可以调谐多重布拉格散射和局域共振之间的相互作用，从而产生类似的电磁感应透明（EIT）现象。我们进一步设计了一个与局域等离子体谐振器侧面耦合的等离子体缝隙波导来演示近红外波段的类EIT效应。数值计算表明，实际金属焦耳损耗可以破坏干涉，由于导波群速度接近于零，透明波导中的总吸收增强。
2015-10-16 physics.optics
Optical guided dispersions and subwavelength transmissions in dispersive plasmonic circular holes
数值研究了色散等离子体圆孔的光传输特性，重点研究了其亚波长导光特性。为了更好地理解孔直径对导频色散特性的影响，研究了几种孔直径下的导模，包括表面等离子体激元模和圆波导模，特别是当金属包层具有等离子体频率依赖性时。并与色散等离子体间隙的导频色散特性作了简要的比较[K。Y. Kim等人，Opt. Express 14，320-330（2006）]，其是本结构的平面版本，以及具有完美电导体包层的圆形波导。最后，前三个TM状的主模式与不同的孔径的模态行为进行了检查相同的操作模式。
2009-02-19 physics.optics
Theoretical Analysis of the Characteristic Impedance in Metal-Insulator-Metal Plasmonic Transmission Lines
通过求解麦克斯韦方程组，提出了金属-绝缘体-金属（MIM）等离子体传输线阻抗的封闭形式。我们提供了近似薄和厚绝缘层夹在金属层之间。在非常薄的介电层的情况下，两个界面上的表面波强烈耦合，导致等离子体传输线的阻抗对绝缘体层的厚度的几乎线性的依赖性。另一方面，对于很厚的绝缘层，阻抗不随绝缘层厚度的变化，由于每个金属-绝缘体界面上的表面波的弱耦合/去耦。我们证明了我们提出的配方使用两个测试方案的有效性，即，几乎为零的反射在T形接头和反射线不连续的布拉格反射器的设计，在那里我们比较我们的配方对以前发表的结果。
2013-01-15 physics.optics
Collective dark states controlled transmission in plasmonic slot waveguide with a stub coupled to a cavity dimer
我们报告集体暗态控制传输的金属-介质-金属波导与一个短柱耦合到两个双腔，即等离子体激元波导短柱二聚体系统。在二聚体中没有一个单独的腔的情况下，当腔和短截线具有相同的共振频率时，等离子体激元诱导的透明（PIT）是可能的。然而，它表明，在二聚体中的杂化模式共同产生两个暗态，这使得双二聚体“不可见”的直波导，分裂成两个原始的PIT峰在透射光谱。同时，由于暗态相互作用，原始PIT峰变为谷，产生透射的反PIT样调制。通过全波电磁模拟，我们证明了这种转变是由二聚体-短截线分离和二聚体-短截线相对位置控制的。所有结果都用时间耦合模理论进行了解析描述。我们的结果可能是有用的，在设计密集集成光路，并在光传感和开关应用。
2015-02-26 physics.optics
Ultra-short pulses with high repetition frequency in transmission plasmonic systems
高重复频率超短脉冲在纳米光学领域有着广阔的应用前景。在连续波入射的情况下，在由矩形腔、V型槽（VG）腔和嵌入量子发射体（QE）的纳米线组成的传输系统中实现了具有THz重复频率的飞秒脉冲。利用半经典Dicke模型解释了高重复频率超短脉冲的产生机理。由于二能级量子阱的存在，等离子体谐振腔中的场振幅随时间振荡，导致系统的透射率表现为脉冲振荡的形式。此外，脉冲的重复频率和消光比可以通过入射光强和量子阱数密度自由控制，从而获得所需的纳米量级超短脉冲，这在光计算中也有潜在的应用价值。
2020-12-08 physics.optics
Chiro-Optical Structures with Magnetizable Plasmonic Elements for Modulating the Chiral Transmission of Light
本研究提出由等离激元和磁等离激元纳米天线组成的手性结构，通过结构工程和外部磁场调制，实现旋光信号增强超100倍，为旋光传感和可调谐光子器件提供新方案。
2024-12-20 physics.optics
Near-Field Analysis of Bright and Dark Modes on Plasmonic Metasurfaces Showing Extraordinary Suppressed Transmission
等离子体超颖表面的研究，包括一个亚波长线图案的银膜（~ 10 nm），在可见光谱范围内的特别抑制传输（EOST）的设计。用近场扫描光学显微镜（NSOM）的测量表明，远场照射产生共振激发的天线一样（明亮）的模式，是本地化的金属脊。相比之下，从NSOM尖端发射的束缚（暗）表面等离子体激元（SPP）在超颖表面上传播良好，优选地垂直于光栅线。
2014-07-18 physics.optics
Exceptional points in parity-time symmetric plasmonic Huygens metasurfaces
宇称-时间（PT）对称光学结构表现出一些独特而有趣的特性，其中最受欢迎的是例外点。虽然PT对称性的新兴概念已经在庞大的光子设计中得到了广泛的研究，但其在纳米光子非厄米等离子体系统中的奇异功能仍然相对未被探索。为了实现这一目标，在这项工作中，我们分析了由活性金属-介电核-壳纳米颗粒阵列组成的等离子体惠更斯超颖表面的不寻常特性。通过计算不同增益水平下超表面的反射和透射系数，证明了当异常点形成时，超表面存在无反射透射。所提出的新的有源超颖表面设计具有亚波长厚度，并可用于实现超紧凑的完美传输光学滤波器。
2023-01-17 physics.optics
Nonreciprocal transmission of electromagnetic waves with nonlinear active plasmonic metasurfaces
非互易性对于光学信息处理、全双工通信和保护敏感激光设备免受不必要的反射是重要的。然而，这是非常具有挑战性的，以获得强的非互易响应的光学频率，特别是当纳米结构被认为是。在这项工作中，我们解决了这个问题，展示了一个紧凑的双面等离子体元表面，作为一个新的非互易传输过滤器在近红外频率。所提出的纳米结构易于实际实现，因为它是由两个不同尺寸的银纳米带放置在一个介电间隔层的两侧。所引入的增益导致在线性操作制度中的异常点形成，其中由于损耗补偿而从所提出的非厄米特奇偶时间对称纳米尺度系统实现单向完美传输。当考虑其非线性响应时，所展示的等离子体超颖表面在纳米级上打破了洛伦兹互易定律，这主要是由于其空间非对称几何结构与增强的非线性相结合。在相对较低的输入光强下，实现了从相反方向具有单位透射对比度的强宽带非互易性。此外，具有显著对比度的非对称非线性三次谐波产生也由相同的非互易超颖表面设计示出。这项工作的结果可以导致实现各种新的自诱导非互易纳米光子配置，如集成超快开关，纳米保护涂层和非对称定向成像设备。
2022-12-05 physics.optics
Transmission properties of one dimensional metal and left-handed gratings
我们提供严格的数值计算（使用严格的耦合波分析）的各种金属和超材料一维光栅的透射光谱，并确定负责增强传输的等离子体共振。我们认为，影响共振传输的最重要的机制是入射电磁波与两个等离子体波的耦合：纵向等离子体激元，它沿着光栅传播，和横向等离子体激元激发在空气间隙中。
2013-07-10 physics.optics
Beam steering and impedance matching of plasmonic horn nanoantennas
在本文中，我们研究了一个金属衬底上的等离子体喇叭纳米天线。喇叭形纳米天线结构由两端张开的双线传输线（TWTL）组成。我们分析了基板厚度对纳米天线辐射方向图的影响，并在很宽的仰角范围内演示了波束转向。此外，我们分析了接地层对天线和行波传输线之间的阻抗匹配的影响，并观察到接地层增加了进入波导的背反射。为了减少反射，我们开发了一个传输线模型，设计了一个阻抗匹配部分，导致99.75%的功率传输到纳米天线。
2016-10-26 physics.optics
Ultrathin Nanostructured Metals for Highly Transmissive Plasmonic Subtractive Color Filters
采用单个光学厚的纳米结构金属层的等离子体滤色器由于其可靠性、易于制造、高颜色可调谐性，作为基于着色剂的滤色技术的替代方案，最近引起了相当大的兴趣。然而，它们相对较低的传输效率（约30%）是一个需要解决的重要挑战。目前的工作报告，第一次，一种新的等离子体减色滤波方案，利用反直觉的现象，非常低的传输（ELT）通过一个纳米结构的金属薄膜。这种方法依赖于与现有等离子体加色滤波器根本不同的滤色机制，并且对于简单的结构实现了60~70%的异常高的透射效率。此外，由于ELT共振下表面等离子体激元的短程相互作用，我们的设计提供了高空间分辨率的彩色滤波，像素尺寸接近光学衍射极限（~λ/2），创造了从成像传感器到彩色显示器的坚实应用。
2013-05-07 physics.optics
Plasmonic Band-stop MIM Waveguide Filter Based on Bilateral Asymmetric Equilateral Triangular Ring
提出了一种基于金属-绝缘体-金属（MIM）波导的双边非对称等边三角环（ETR）带阻滤波器。采用时域有限差分法（FDTD）和耦合模理论（CMT）对滤波器的透射谱和电场分布进行了模拟和理论研究。结果表明，改变谐振腔的数目和位置可以调节滤波器的传输特性。该滤光片的最小透过率和灵敏度分别为0.19%和1149 nm/RIU。该滤波器在高集成度光路和折射率传感器中具有广阔的应用前景。
2022-02-19 physics.optics
Quantitative near-field characterization of Surface Plasmon Polaritons on nanofabricated transmission structure
等离子体近场的剪裁是纳米光子学领域的核心。场分布的详细知识对于等离子体传感器、探测器、光电子学、基于等离子体的电路、纳米操纵器、电光等离子体调制器和原子器件的设计和制造是至关重要的。我们报告近场观测和数值计算之间的完全定量比较，考虑到TM和TE偏振的强度分布，在所有这些领域的设备的建设是必要的。我们提出了近场扫描显微镜（NSOM）的结果表面等离子体激元（SPPs），激发线偏振照明金，nanofricated透射光栅。优化过程中进行的红外线，为未来的应用在冷原子捕获和等离子体传感。我们展示了SPPs的建立和传播的原位过程，并确认出平面分量不耦合到孔径型NSOM探针。
2020-07-04 physics.optics
Polaritonic-to-Plasmonic Transition in Optically Resonant Bismuth Nanospheres for High-Contrast Switchable Ultraviolet Meta-Filters
在探索旨在揭示替代等离子体元件克服贵金属在光子学中的选定应用，我们研究了通过数值模拟嵌入在介电基质中的固体和液体Bi纳米球的近紫外到近红外光学响应。我们还确定了可逆的固-液相变后产生的透射对比度，以评估其可切换光学过滤的潜力。固体（液体）Bi纳米球的光学响应由通过控制直径可调谐的局部极化激元（等离子体）共振来控制。对于20 nm和50 nm之间的选定直径，固体和液体纳米球都呈现偶极共振，在近紫外线中诱导强的峰值消光，但是在不同的光子能量下。这使得能够在选定的近紫外光子能量下实现高透射对比度。据估计，具有32%的表面覆盖率的30 nm固体Bi纳米球的二维组件将几乎完全消光（2%的透射率）近紫外3.45 eV（359 nm）光束，而在相变时，所得的液体Bi纳米球将显示30%的透射率。这项工作呼吁本地可重构光学超材料的集成开关近紫外光学的制造。
2016-02-12 physics.optics
Plasmonic amplification and suppression in nanowaveguide coupled to gain-assisted high-quality plasmon resonances
我们从理论上研究了耦合到高质量等离子体共振的波导中的传输，其中金属损耗被增益过度补偿。在一定增益系数范围内，谐振透射率可以从低于-20dB到高于20 dB变化。对于波导和谐振器之间的适度增加的距离，可以通过增益系数的相当小的变化来诱导高质量放大和抑制之间的可逆过渡。在实际应用中，可以通过灵活地控制抽运率或利用非线性增益来实现增益系数的微小变化。此外，基于增益跃迁敏感度的频率依赖模型，还发现增益跃迁线中心失谐量的不同也会导致共振透射率的大范围变化。这种广泛可控的共振传输是有前途的应用，如良好控制的集总放大的表面等离子体极化激元以及等离子体开关。
2014-04-30 physics.optics
Light scattering by a subwavelength plasmonic array: anisotropic model
本文用边界元法计算了亚波长等离子体阵列对不同截面平行圆柱体的光透射率：圆柱体和椭圆体，轴比为4：1。我们证明了等离子体共振是尖锐的椭圆的情况下，具有较大的水平轴。这种结构容易受到介质折射率变化的影响，因为反射和透射系数的高导数接近全内反射角。为了获得近似的解析表达式，我们使用金属层的模型。我们探讨了“三明治”结构与两个双折射之间的各向异性膜，并证明其定量协议与数值计算结果。
2021-11-20 physics.optics
Experimental observation of anomalous optical transmission in interlaced metallic wire meshes
本文通过交错两组金属线网构造出仅允许纵模存在的理想频带，并首次实验观测到由纯电磁纵模共振引起的低于等离子体频率的异常光透射现象。
2023-07-11 physics.optics
Effective permittivity of random plasmonic composites
提出了一种有效介质理论（EMT），用于预测高导光率金属（如Ag、Au和Cu）的密集随机色散的有效介电常数ε eff。研究了ε eff与颗粒体积分数ε、静态结构因子κ和颗粒半径a的关系。在静电极限下，κ的上界和下界分别对应于Maxwell-Garnett和Bruggeman EMT。有限尺寸效应在以下情况下是显著的：|β^2（ka/n）^3|其中β、k和n分别表示纳米颗粒的极化率、波数和基质折射率。粒子与有效介质之间的耦合导致共振峰红移，ε eff对ε的非线性依赖，以及ε eff的Fano共振。
2012-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multimode plasmon excitation and in-situ analysis in top-down fabricated plasmonic nanocircuits
我们的实验证明合成和原位分析多模等离子激元激发双线传输线支持对称和反对称本征模。为此，我们照射的入射耦合天线的衍射限制的激发点利用偏振和位置相关的激发效率。通过记录传输线远端的两个模式特定的空间分离的发射点的远场发射来进行模态分析。为了说明这种方法的力量，我们选择性地确定多模超快等离子体激元脉冲的对称和反对称贡献的群速度。
2013-10-11 physics.optics
Efficient Microparticle Trapping with Plasmonic Annular Apertures Arrays
在这项工作中，我们演示了使用基于环形孔径阵列的等离子体镊子捕获微粒。通过模拟透射谱和电场分布，对阵列进行了校准.理论上，我们观察到尖锐的峰值在传输谱的偶极共振模式和这些红移的大小的环形孔径减小。我们还预期局部等离子体共振的吸收峰在约1,115 μ m处。使用两个共振之间的激光频率，产生多个等离子体热点，并用于捕获和传输微米和亚微米颗粒。在实验上，我们证明了捕获的个人0.5微米和1微米的聚苯乙烯颗粒和颗粒运输的表面上的环形孔使用小于1.5 mW/um 2的入射激光强度在980 nm。
2018-05-29 physics.optics
The nature of transmission resonances in plasmonic metallic gratings
使用傅里叶模态方法（FMM），我们报告了我们的分析等离子体光栅的透射共振的亚波长周期和非常窄的狭缝的波长的入射，横向磁（TM）偏振，辐射范围从240 nm到1500 nm和入射角从0度到90度。特别是，我们研究的情况下，放置在真空中的银光栅。与以前的研究一致的主题，我们强调，非常传输的主要机制是TM-Fabry-Perot（FP）分支支持的波导模式内的每个狭缝。TM-FP分支还可以通过光栅的倒易晶格矢量在空气/Ag界面处与表面等离子体激元（SP）相互作用，持续与入射波长相当的周期。当TM-FP分支与SP分支交叉时，沿着SP色散的线形成带隙。该带隙在低频带边具有Fano-费什巴赫共振，在高频带边具有极长寿命的脊共振。我们讨论了这些色散特性的性质，特别是我们描述的脊共振的框架中的导模共振（GMR）。此外，我们阐明了在Rayleigh条件下TM-FP分支与SPs之间的耦合关系。我们还研究了两个典型例子中的场局部化和能量输运的特殊特性。
2010-10-18 physics.optics
Diodelike asymmetric transmission in hybrid plasmonic waveguides via breaking polarization symmetry
控制纳米光子波导中光的非对称传播的能力对于光通信和片上信号处理至关重要。然而，在大多数研究到目前为止，这种结构的设计一直是基于非对称模式转换，其中涉及多模波导。在这里，我们提出了一种混合等离子体激元结构，通过打破单模波导中的偏振对称性来执行光学二极管行为。所利用的物理机制是基于偏振旋转和偏振选择的组合。整个器件的尺寸为2.95*14.18 μm2，比以前提出的具有类似功能的器件小得多。在λ = 1550 nm处，前向和后向传播的消光比均大于11.8 dB（前向传播为19.43 dB，后向传播为11.8 dB）。器件的工作带宽为70 nm（1510 ~ 1580 nm），消光比> 10 dB。这些结果可能会发现重要的应用在集成器件中的极化处理或单向传播是必需的。
2017-02-12 physics.optics
Surface lattice resonance based magneto-plasmonic switch in NiFe patterned nano-structure
在这项工作中，一个二维磁等离子体光栅结构相结合的材料与铁磁和等离子体特性的证明。NiFe复合铁磁材料作为具有可调物理特性的活性介质，Au金属作为等离子体激元激发层，是选择的材料。在这里，我们已经实验研究了主动控制的Au/NiFe双层膜的等离子体特性的作用下的外部磁场，以及系统的开关效应。利用铁磁材料的磁化翻转可以实现主动等离子体控制，为主动等离子体器件的发展开辟了一条新的途径。据我们所知，这是基于等离子体与磁光活性材料的耦合的磁光等离子体开关的第一次演示，其中响应时间估计在微秒的范围内。
2020-05-21 physics.optics
Finite-size effects in wave transmission through plasmonic crystals: A tale of two scales
我们研究光学系数，表征波传播通过层状结构称为等离子体晶体。这些包括一个有限数量的堆叠金属片嵌入在介电主机与亚波长间距。通过调整层的频率、间距、数量以及几何形状，这些结构可以在从太赫兹到中红外区的频率范围内表现出吸引人的透射特性。我们的方法使用了一个混合的分析和数值方法的不同的几何形状与无限的，平移不变的，平板和纳米带。我们描述了平面波通过等离子体激元晶体的传输相比，出现从均匀化的总厚度相等的有效电介质板，在零层间距的限制。我们证明了数字的离散等离子体激元晶体的替代其均匀化的对应物可以准确地捕获类似于消光光谱的透射系数，即使对于相对较少的层数。我们指出的几何形状相关的校正字段，它表示的亚波长表面等离子体激元的效果的作用。特别是，通过使用的校正器，我们描述了固有的nanoriginal几何形状的横向共振。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable in situ Near-UV Pulses by Transient Plasmonic Resonance in Nanocomposites
我们提出了一个新的概念，产生超短脉冲的基础上瞬态等离子体共振纳米复合材料。光致电离和自由载流子等离子体在几飞秒尺度上改变纳米颗粒的磁化率。这导致当系统处于等离子体共振时在泵浦脉冲持续时间期间的窄时间窗，伴随着局部场的短突发。在此过程中，产生频率可调谐的几fs脉冲。我们阐明了上述机制的细节，并调查不同的贡献过程的影响。
2023-01-16 physics.optics
Resonant interaction of optical pulses with plasmonic oscillations in metal nanoparticles
我们推导出包络方程产生的麦克斯韦-洛伦兹模型，并描述在金属纳米颗粒复合材料的等离子体激元振荡的光脉冲的相互作用。发现了一族类似于Maxwell-Bloch中自诱导透明的孤立波解。入射光脉冲的演化进行了数值研究是孤立波的碰撞动力学。这些模拟结果表明，碰撞动力学从接近完美的弹性高度辐射依赖于初始脉冲的相对相位。
2005-10-30 physics.optics
Phase Matched Plasmonic Transmission Lines for Cascaded Second-Harmonic Generation as a Pathway to Nonlinear Logic Circuits
本文通过精确调控等离激元双线传输线实现正交模式间的相位匹配，将二次谐波产生效率提升至0.021%并实现18μm工作长度，进而演示了级联波导和非线性AND逻辑运算，为可扩展非线性光学电路奠定基础。
2025-08-21 physics.app-ph physics.optics
3D Printable Plasmonic Titanium Nitride Nanoparticles Enhanced Thermoplastic Polyurethane Composite for Improved Photothermal De-Icing and Infrared Labeling
本研究制备了TiN增强的可3D打印TPU复合耗材，其打印图案光热性能优异，力学性能略有提升，在光热除冰、红外标记等领域有应用潜力。
2024-10-30 physics.app-ph physics.optics
One-step Patterning of Sub-wavelength Plasmonic Gratings in Metal-Polymer Composites
基于双光子聚合（TPP）的2D和3D微/纳米制造已成为增材制造的有力竞争者，用于各种应用。在这篇手稿中，我们报告了一个步骤图案化的结构稳定，亚波长的2D和3D金纳米结构，使用飞秒激光，通过将单光子光引发剂仅在纯的和金属前体掺杂的聚合物。金属聚合物复合纳米结构是直接写入的原位减少金前体的光致抗蚀剂使用飞秒激光照射。光引发剂引发金前体的还原并基于双光子吸收现象诱导光致抗蚀剂的同时聚合。制备了不同金前驱体含量的衍射光栅，并通过测量其红外衍射效率进行了表征。最小线宽为390 nm，已达到5重量%的载金聚合物。系统地研究了激光功率、金属前驱体负载量等对线宽的影响。这些研究有望为探索新的材料组合铺平道路，以开发简单的制造方法，以显著低的成本和高产量制造金属复合材料功能结构。
2016-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz non-label subwavelength imaging with composite photonics-plasmonics structured illumination
受到结构照明显微镜在亚波长成像中的能力的启发，许多研究人员致力于研究这种方法。然而，由于传统的结构照明场的自由传播特性，分辨率最多只能提高两倍，相比于反射有限显微镜。此外，以往的研究大多依赖于非相干光源，仅限于荧光样品。提出了一种基于太赫兹行波和等离子体激元照明的亚波长无荧光成像方法。与金属光栅一起激发，欺骗表面等离子体激元被用作等离子体激元照明。当捕获具有SSP照明的散射波时，样品的高阶空间频率分量已经被编码成可获得的低阶空间频率分量。然后，总结了一种算法，以移动调制SF分量到它们的实际位置在傅立叶域中。以这种方式，引入携带精细信息的高阶SF分量以重建期望的成像，导致分辨率提高到0.12 λ。令人鼓舞的是，可以通过调谐SSP的工作频率来进一步增强分辨率。这种方法在太赫兹非荧光显微镜和弱散射样品检测中有着重要的应用前景。
2021-06-19 physics.optics physics.plasm-ph
Theory of light reflection and transmission by a plasmonic nanocomposite slab: Emergence of broadband perfect absorption
提出了一种含有随机分布的金属纳米颗粒的光学薄膜的光反射和透射理论。底层模型考虑到从板边界的NP散射的光的光的反射，在密集的NP阵列和光散射在板表面的局部表面等离子体的增强衰减-的因素超出了麦克斯韦-加内特近似的范围。结果表明，前两个效应导致在这种纳米复合材料中观察到的宽带完美吸收，而最后一个是负责其全向特性和偏振不敏感性。这些发现开辟了新的可能性工程宽带完美吸收等离子体纳米复合材料。
2021-01-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Structural Coloration of Transmission Light through Self-Aligned and Complementary Plasmonic Nanostructures
自然表面的结构着色通常源于反射颜色的变化，这取决于观察或照明角度。最近，纳米等离子体结构的结构着色由于高紧凑性、鲁棒稳定性和高颜色可调谐性以及对入射角的高灵敏度而吸引了大量关注。在这里，我们报告的互补等离子体结构（CPS）的透射结构着色裁剪一个单一的光谱峰取决于光的入射角。CPS具有自对准银纳米孔和纳米盘阵列，由氢倍半硅氧烷的介电纳米柱阵列支撑。与等离子体纳米孔和纳米盘阵列的常规杂化纳米结构不同，CPS的纳米盘通过利用纳米盘的消光峰有效地衰减纳米孔的不期望的光谱峰，用作光谱抑制器。结果表明，当入射角从0°变化到30°时，单个透射光谱峰从736 nm红移到843 nm。这种独特的配置为可调谐滤波器提供了一个新的方向，可用于紧凑的多光谱或高光谱成像应用。
2018-01-23 physics.app-ph physics.optics
Electromagnetically induced transparency in hybrid plasmonic-dielectric system
我们提出了一个等离子体-介质混合系统的银切割线对和周期性凹槽的硅光栅波导之间的对称和非对称耦合的理论和数值分析。结果表明，这两种耦合都能产生类似于量子光学现象的电磁感应透明。透射光谱显示出对称耦合的单一透明窗口。在该透明窗口附近的强正相色散导致慢光效应。然而，由于双EIT效应，透射光谱出现了用于非对称耦合的额外透明窗口，该双EIT效应源于暗模式和亮模式之间的非对称耦合共振（ACR）。更重要的是，通过与对称耦合相比，ACR的激发还与群指数从小于40到大于2500的显著改善相关联，这对应于高透明效率。该方案提供了一种替代的方式来开发用于等离子体传感、全光开关和慢光应用的系统的构建模块。
2010-11-19 physics.optics
Incident-Angle Dependence of Electromagnetic Wave Transmission through a Nano-hole in a Thin Plasmonic Semiconductor Layer
这项工作的重点是入射的电磁波在其传输通过一个薄的半导体等离子体层中的亚波长纳米孔的入射角的作用。充分详细的计算和结果显示为$ p$ -和$s$ -偏振的入射波的各种入射角在近，中，远区的透射辐射。我们的并矢格林函数公式包括（1）直接通过$ 2D $等离子体层传输的电磁场与（2）从纳米孔发出的辐射叠加。干涉条纹由于这种叠加明确显示。基于积分方程的制定，这种并矢格林函数的方法不涉及任何呼吁金属边界条件。它确实结合了半导体层的$ 2D $等离子体激元的作用，其由于其横向波数依赖性而被涂抹。我们发现，干涉条纹，这是聚集在纳米孔附近，平坦化到一个统一的水平，直接通过片材单独在大的距离从纳米孔的传输。此外，随着入射角增加，穿过纳米孔的相对大的中心透射最大值的轴跟随它，伴随着大的中心透射最大值前方的干涉条纹最大值的空间压缩，以及其后方的条纹最大值的空间变薄。
2015-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Influence of non-Hermitian mode topology on refractive index sensing with plasmonic waveguides
我们通过计算等离子体波导传感器在非厄米本征模空间不同区域的共振透射谱来评估其传感特性。我们阐明了使用模式色散计算孤立地预测等离子体传感器的性能，我们解决了使用一个简单的模型占本征模激发和传播的陷阱。我们的传输计算表明，谐振波长和光谱宽度至关重要地取决于传感区域的长度，因此，没有一个单一的标准从模式色散计算单独可以用作灵敏度的代理。此外，我们发现，最佳的检测限发生在定向耦合的支持，在最窄的光谱发生。这种窄光谱特征只能通过滤除输出端的所有高阶模来测量，例如，通过单模波导。我们的计算也证实了特征平方根依赖的本征模分裂相对于在例外点的介电常数扰动，我们表明，可以确定通过传感器拍长在谐振。这项工作提供了一个方便的框架，设计和表征等离子体激元波导传感器与实验测量相比。
2021-11-18 physics.optics
Transmission of Photonic Quantum Polarization Entanglement in a Nanoscale Hybrid Plasmonic Waveguide
光子量子技术由于其高速传输和优异的低噪声特性，在量子信息科学中得到了广泛的研究。然而，由于衍射极限的限制，基于光子纠缠的应用受到限制。在这项工作中，我们首次证明了在由光纤锥和银纳米线组成的纳米级混合等离子体波导中量子偏振纠缠的保持。整个波导中的传输态与最大偏振纠缠态Φ+的保真度为0.932。此外，进行Clauser、Horne、Shimony和Holt（CHSH）不等式检验，结果为2.495+/-0.147 > 2，表明违反了隐藏变量模型。由于等离子体波导将有效模面积限制在亚波长范围内，它可以作为纳米光子学和量子光学的桥梁，可以作为近场量子探针应用于量子近场微纳显微镜中，实现高空间分辨率、超灵敏、光纤集成和等离子体增强探测。
2015-04-09 physics.optics quant-ph
Resonant Wood's anomaly diffraction condition in dielectric and plasmonic grating structures
利用准导模的有效参数描述了导致反射谱和透射谱中所谓的共振Wood异常的光散射的一般特征。给出了等离子体光栅结构的情况下确定伍德异常的光谱角依赖性的表达式，并与介电光栅结构的类似表达式进行了比较。比较共振伍德异常（RWA）的表面等离子体极化激元共振（SPPRs）进行了讨论。
2016-12-27 physics.optics
Plasmonic Janus particles: A perspective on optical manipulation and biomedical applications
本文为等离激元Janus颗粒的研究展望，综述了其光操控等多类操控的最新进展，探讨了该类颗粒在多种生物医学场景的应用潜力，并对其合理设计与未来应用方向提出了展望。
2025-04-28 physics.optics
On-chip label-free plasmonic based imaging microscopy for microfluidics
在这项工作中，我们展示了芯片上的无标记成像显微镜，使用真实和傅立叶平面（FP）表面等离子体激元（SP）的微观暗场图像，激发工程1D和2D低纵横比周期性等离子体纳米结构。周期几乎等于共振波长的周期性等离子体纳米结构被设计为在垂直入射下在可见光谱中表现出透射共振作为透射峰，而不使用异常的光学透射现象。等离子体纳米结构表现出90度的偏振旋转介导的差分相位延迟在SP模式由于横向电和磁组件。这被用来开发暗场片上等离子体偏振显微镜，用于在实平面和傅立叶平面中成像SP激发。在将这些等离子体纳米结构与基于SU- 8的微流体通道成功集成之后，展示了对无标记芯片传感的实时监测。使用等离子体纳米结构的颜色选择性过滤性质，对在微流体通道中的等离子体纳米结构上流动的无色混溶和不混溶分析物的界面进行无标记芯片上成像。由于成像在芯片上实现，并且不需要任何复杂和庞大的布置，因此它将非常适合于芯片上的护理点诊断。
2018-02-07 physics.app-ph 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
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
Monochromatic composite right/left handedness achieved in the quantized composite right/left handed transmission line
该研究通过热压缩态下的压缩参数与电子元件参数调控量子化复合左右手传输线的折射率，在单频下实现了单色复合左右手性，突破了原有宏观定义，提供了新的实现途径。
2018-12-20 physics.optics
Designing plasmonic eigenstates for optical signal transmission in planar channel devices
片上光电和全光信息处理范例需要紧凑的信号传输实现，纳米级表面等离子体激元电路提供了相关的解决方案。这项工作证明了由晶体腔支持的2D等离子体本征模介导的定向信号透射率。通道装置包括两个介观三角形输入和输出端口，并在可见光到红外范围内维持离域的高阶等离子体共振，以实现在超过2 $μ$ m的距离上耦合的两个受限入口和出口之间的可控透射率。当旋转入射线偏振时，透射率衰减> 20dB，从而提供方便的切换机制。对于给定的工作波长的最佳透射率取决于设置支持离域模式的空间和光谱特性的器件的几何设计。我们的方法是高度通用的，并开辟了更复杂的信息处理使用纯等离子体或混合纳米光子架构的方式。
2018-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Space Quantization of Light Transmission by Strong Coupling of Plasmonic Cavity Modes with Photosynthetic Complexes
分子和表面等离子体之间的相互作用在定义的几何形状可以导致新的光材料的混合状态，其中光的传播受到分子光子吸收的强烈影响。它们的应用范围从激光LED到控制化学反应，并且与光捕获有关。电磁场和分子激发之间的耦合也可能导致宏观扩展相干态，其特征在于时间和空间相干性的增加。在这方面，它是有趣的，探索具有高效激子能量转移的分子的混合系统的相干性。这样的分子是光合光捕获复合光系统I，其具有专用于有效光捕获的延伸天线系统。在这项工作中，我们证明了空间量子化的光传输通过一个单一的狭缝在独立的金膜涂有几层的PS I。一个自组装技术用于多层制造，使制造的多层膜，留下大部分的孔空置，只有表面和狭缝壁涂有分子。当宽带非相干白光源激发腔时，观察到强SQOL，这归因于分子光子吸收，其诱导等离子体激元腔模式中的相干性。SQOL伴随着通过腔的非凡的光传输的13倍增强。这项工作证明了空间相干性的出现在一个腔强烈耦合到一个最有效的能量转移光合蛋白质在自然界中，并提供了工程量子电动力学的生物大分子的电子性质的巨大多样性的路径。
2014-04-14 physics.optics
Ultrathin plasmonic nanogratings for rapid and highly-sensitive detection
我们开发了一种纳米等离子体传感器平台，采用30 nm厚的Ag薄膜上图案化的一维纳米光栅的非凡光学特性。激发Fano共振的银纳米光栅的结果在透射光谱具有高振幅，大对比度，和窄带宽，使它们非常适合于快速和高灵敏度的传感应用。该纳米等离子体传感器芯片与聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流体通道集成，并且测得的折射率分辨率为1.46x10-6折射率单位（RIU），具有1秒的高时间分辨率。这与商业的基于棱镜的表面等离子体共振传感器相比是有利的，但是使用更方便的共线传输几何形状和50 X 50 μ π ι 2的显著更小的传感器覆盖区来实现。此外，相对于最先进的纳米等离子体传感器，对于可比较的检测分辨率，实现了时间和空间分辨率的数量级改进。
2014-10-14 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
Tunable Light Filtering in a Bragg Mirror/Heavily-Doped Semiconducting Nanocrystal Composite
可调谐滤光器是许多光学应用的关键部件，其中光的入耦合、出耦合或抑制是至关重要的，例如激光、传感、光电子学以及信息和通信技术。为此目的，布拉格反射镜，具有高反射率的带通滤波器是很好的候选者。然而，它们的光学特性是在制造阶段确定的。另一方面，重掺杂的杂质半导体纳米晶体（NC）通过其载流子密度的主动调制最终影响其等离子体吸收性质而提供高度的光学可调谐性。在这里，我们提出了一种可调谐滤光器的设计组成的布拉格镜和一层等离子体半导体NC。我们证明，耦合器件的滤波特性可以调谐到覆盖从可见光到近红外（可见-NIR）光谱区域的宽范围的频率时，采用不同的载流子密度。作为可调谐组件，我们实现了硒化铜（Cu 2-xSe）NC的分散体和氧化铟锡（ITO）NC的膜，其已知通过化学或电化学处理显示出光学可调谐性。我们利用Mie理论描述了Cu_（2-x）Se NC分散体的载流子依赖的等离子体激元性质，并利用有效介质理论描述了ITO薄膜的光学特性。用传输矩阵法对布拉格反射镜的透射特性进行了模拟。我们预见容易的实验实现的耦合器件，其中过滤调制后实现的化学和电化学的重杂质半导体NC组件的制造后处理，最终导致可调的耦合器件的传输特性。
2014-07-16 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
