Tailoring reflection of graphene plasmons by focused ion beams
石墨烯等离子体激元的显著特性使得石墨烯等离子体激元元件在集成光子器件中具有良好的应用前景。石墨烯等离激元器件的制备和等离激元传播的控制是至关重要的。通过近场等离子体成像，我们展示了可控修改的反射石墨烯等离子体在离子束刻蚀的边界。此外，通过在适当的值改变离子剂量，可以获得类似反射边界的性质。我们还研究了离子束入射角对等离子体反射的影响。为了说明离子束刻蚀的应用，一个简单的石墨烯楔形等离子体激元结构的制造和性能优异，证明这种技术作为一个简单而有效的工具，用于控制石墨烯等离子体激元。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exact computation of image disruption under reflection on a smooth surface and Ronchigrams
我们使用几何光学和焦散接触定理，以一种精确的方式，研究的拓扑结构的变化所获得的反射在任意光滑表面上的对象的图像。由于我们用来计算图像的程序与用于模拟理想图案的程序完全相同，称为Ronchigrams，在用于测试镜子的Ronchi测试中，我们注意到，当光栅（称为Ronchi ruling）位于焦散位置时，通常在Ronchigrams中观察到的闭环条纹是由于条纹的中断，或者更准确地说，作为与统治带相对应的阴影的中断。为了说明我们的结果，我们假设反射表面是一个球面镜，我们考虑两种类型的对象：圆和线段。
2008-11-19 physics.optics
Controlling plasmonic Bloch modes on periodic nanostructures
我们研究并主动控制表面等离子体激元在纳米孔阵列上的相干特性。通过数字空间光调制器（SLM）外部控制光激发的振幅和相位，观察到具有高对比度的SPP干涉条纹图案。我们的干涉观测陶醉与周期性纳米结构的布洛赫模式打扮的SPP。与这些Dressed Plasmon（DP）相关的动量高度依赖于光栅周期，并且完全符合我们的理论预测。我们表明，DP波的动量原则上可以超过SPP动量。通过可编程相位图案主动控制DP波提供了适用于传感、表面增强拉曼散射和等离子体结构照明显微镜的高场限制的潜力。
2013-04-04 physics.optics
Coupled plasmon wave dynamics beyond anomalous reflection: phase gradient Copper metasurface for visible to the near infrared spectrum
在纳米级光子器件中，对超颖表面2D光学器件的多功能性的需求迅速增加。为了探索设计度量中的微调，我们重新研究了梯形形状的铜超颖表面，其具有用于有效地将线性偏振光用于两种不同功能的差分时域模拟。从等离子体能带结构，我们看到几何形状的不对称程度如何影响行进等离子体模式的有效共振耦合，以及与纳米天线的几何形状相关的不同类型的模式杂交分布。通过调节纳米天线的长度，我们可以激发出由这种结构支持的有效等离子体模式，并从垂直入射的自由空间光中单向引导出表面波，用于可见光到红外范围。定向表面等离子体激元具有反对称和对称模式，根据纳米天线的长度和波长在连续金属层的顶表面和底表面之间振荡。该铜超颖表面针对宽带（600-900 nm）异常光束转向的远场应用进行了优化，平均效率为65%，最大角度为64度。这项工作带来了更多的理解如何一个超表面可以实现在小足迹等离子体器件，波导模式控制，以及光束转向与他们的波长相关的功能。
2022-06-11 physics.optics
Evaluation of surface roughness of metal films using plasmonic Fano resonance in attenuated total reflection
利用表面等离子体激元（SPP）进行衰减全反射（ATR）是一种从反射光谱中的凹陷位置来评估SPP的色散关系的方法。然而，最近的研究表明，下降从SPP共振中被取代，因为它们是由一种Fano共振产生的，即，SPP共振激发时的共振反射过程与非共振激发时的直接反射过程之间的干扰。这一结果表明，很难实现的系统性能的分散关系的SPP可以使用ATR方法进行表征。在这项研究中，我们调查的表面粗糙度的影响，由于在点蚀的初始阶段创建的纳米级凹坑的ATR光谱，从法诺共振的观点。使用时间耦合模方法，它表明，在ATR的Fano共振是由直接反射的相位变化，因为在金属表面上的吸收引起的，和光谱形状由这个相位，以及外部（辐射）衰减率的比率共振模式的总衰减率确定。此外，它被澄清，从ATR光谱中提取的内部和外部衰减率提供腐蚀信息，如金属膜的有效厚度和凹坑分布的随机性。
2019-09-15 physics.optics
Near-field edge fringes at sharp material boundaries
研究了散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）对材料锐边成像时近场条纹的形成。我们研究的材料包括超导体、金属、近完美导体以及具有各向异性介电常数和双曲色散的材料。对于我们的理论分析，我们使用的技术相结合的全波数值模拟尖端样品近场相互作用和信号解调在更高的订单类似于在典型的S-SNOM实验中所做的。与以前的尖端样品相互作用近场模型不同，我们的先进技术允许模拟现实的尖端和样品结构。我们的分析澄清了最近出现的层状材料，如六方氮化硼和过渡金属二硫属化物（特别是二硫化钼），以及传统的等离子体材料，如金的边缘成像。在几个波长下研究了面元氮化硼，包括它具有声子-极化激元激发和双曲色散的波长。基于我们的结果的s-SNOM成像在不同的解调阶数，我们指定共振和非共振类型的边缘，并描述每种情况下的边缘条纹。我们澄清近场边缘条纹形成材料尖锐的边界，明亮的条纹和边缘的低对比度区域外，并阐述了分离它们的必要性，从传播波的极化激元材料的表面上。
2017-07-27 physics.optics
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
Surface plasmon-polaritons in deformed graphene excited by attenuated total internal reflection
本文采用衰减全反射方法研究了形变石墨烯中表面等离子体激元的激发。我们考虑了石墨烯中SPPs激发的Otto几何。SPPs激发的效率强烈地依赖于SPPs的传播方向。SPP的最有效激发的频率和入射角强烈地依赖于入射光的偏振。我们的研究结果可能会打开新的可能性，在纳米尺度上的光的应变诱导成型流。
2019-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analysis of surface plasmon excitation at terahertz frequencies with highly-doped graphene sheets via attenuated total reflection
数值研究了掺杂石墨烯片在太赫兹频率下的表面等离子体激元激发。为了减轻高度受限的等离子体激元模式与入射辐射之间的动量失配，提出了通过高掺杂水平或使用少层石墨烯来增加石墨烯的表面电导率。对于目前可实现的掺杂水平，我们的分析表明，单层石墨烯上的表面等离子体可以用高折射率耦合棱镜在高达约10 THz（~ 41.3 meV）的工作频率下激发，并且更高的频率/能量对于少层石墨烯是可能的。这些高度受限的表面模式是有前途的传感和波导应用在太赫兹制度。
2013-03-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon scattering from holes: from single hole scattering to Young's experiment
本文研究了表面等离子体激元在空穴处对光子的散射。使用扫描隧道显微镜（STM）的SPP的局部电激发源在含有250、500和1000 nm直径的孔的玻璃上的厚（200 nm）金膜上产生出射圆形等离子体波。从空穴散射等离子体激元的光子的傅立叶平面图像显示，孔径越大，散射辐射的方向性越强。这些结果证实了一个模型，其中孔被认为是一个分布的水平偶极子，其相对振幅，方向和相位线性依赖于当地的SPP电场。还进行了SPP-杨氏实验，其中STM激发的SPP波入射在厚金膜中的一对直径为1 $μ$ m的孔上。在傅立叶平面中的条纹的可见性进行了分析，以表明的电场的偏振保持时，SPP散射成光子。从这个SPP-Young的实验中，确定了表面等离子体激元的STM激发源的半径的上限为$\approx$ 200 nm。
2014-01-09 physics.optics
Wavelength-stepping algorithm for testing thickness, front and back surfaces of optical plates with high signal-to-noise ratio
本文提出一种仅14步的最小二乘相位步进算法，用于高信噪比检测光学平板的厚度和前后表面，并证明其可适应多种检测配置且具有最大信噪比和最高谐波抑制能力。
2023-06-01 physics.optics
Edge-dependent reflection and inherited fine structure of higher-order plasmons in graphene nanoribbons
我们研究了石墨烯纳米带中的高阶等离子体激元，给出了电子边缘态和波函数精细结构对石墨烯等离子体激元的影响。基于最近邻紧束缚计算，我们发现，驻波模型的基础上非局部体等离子体激元色散是令人惊讶的准确扶手椅带状宽度甚至下降到几个纳米，我们确定了相应的相移边缘反射和有效的带状宽度。较宽的锯齿形带状物表现出类似的相移，而驻波模型描述了几纳米锯齿形带状物不太令人满意，在很大程度上是因为它们的边缘状态。我们直接证实，锯齿形带的等离子体激元的更大的加宽是由于它们的边缘状态。此外，我们报告了一个突出的精细结构中的诱导电荷的带状等离子体，扶手椅带状以下的谷间耦合引起的电子波函数振荡。有趣的是，波函数精细结构也被发现在我们类似的密度泛函理论计算，这些和紧束缚的数值计算都很好地解释与分析狄拉克理论的石墨烯带。
2018-09-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-reciprocal optical reflection from a bidimensional array of subwavelength holes in a metallic film
利用模拟和理论论证，我们研究了沉积在玻璃衬底上的穿孔金膜的镜面反射。一个正方形晶格的圆柱形孔被假定为产生的周期性的横向散射需要杂交的表面等离子体与辐射状态。它示出，对比传输方法，在膜的任一侧上的反射的知识提供单独的信息上的金真空表面等离子体激元和金玻璃界面等离子体激元。最近的实验数据，该系统的具体实施进行了重新审查，这些显示出良好的协议之间的测量反射和模拟在两个方向的入射波探头。这证实了在远场评估表面等离子体特性时考虑反射不对称性的重要性。
2005-02-07 cond-mat.other physics.optics
Propagation of surface plasmons through planar interface
我们分析了入射到两个平面界面的表面等离子体激元的散射。通过使用由Oulton等人[Phys.Rev.B76，035408（2007）]开发的散射矩阵技术，我们计算了倾斜入射角的透射、反射系数和辐射损耗。我们发现，表面波通过两个表面之间的单一界面的传输可能伴随着10- 40%的等离子体能量的辐射损失。
2010-04-01 physics.optics
Surface Plasmon Polaritons Sustained at the Interface of a Nonlocal Metamaterial
研究具有特定本构关系的异向材料所具有的基本物理效应是一个有着悠久传统的研究课题。除了智力好奇心，它的重要性还来自于预测可观察现象的能力，如果用实际的超材料发现这些现象，就可以清楚地表明其性质。在这里，我们考虑一个非局部（强空间色散），有损耗，各向同性的超材料和研究的非局部性的表面等离子体激元的色散关系的影响持续在真空和这样的超材料之间的接口。为此，计算了菲涅耳系数，并提出了合适的表面等离子体激元存在条件。关于实验观察到的反射从一个受抑的内反射几何形状的预测正在进行。观察到TE和TM偏振的不同行为。我们的工作解锁了新的机会，以寻求与现在的超材料的实验中的非定域性的痕迹。
2018-04-17 physics.optics
Transmission and reflection characteristics of metal-coated optical fiber tip pairs
从近场和远场两个方面研究了金属化光纤尖端之间的光传输和反射。除了铝涂层的近场扫描光学显微镜（NSOM）的尖端，专门开发的金涂层的光纤尖端聚焦离子束（FIB）切割进行了研究。子波长宽度的横向传输图清楚地证明了短尖端距离的尖端之间的光学近场耦合，并且在远场制度中对于较大的距离基本上变成高斯形。此外，观察到的NSOM型尖端的同心反射条纹说明了接收光纤尖端上的源尖端的发射模式的影响。
2014-01-07 physics.optics
Wide-Band Nano-Imaging of Plasmon Dispersion and Hotspots in Quasi-Free-Standing Epitaxial Graphene
我们报告了使用散射扫描近场光学显微镜（S-SNOM）在宽光谱范围内观察石墨烯等离子体干涉条纹，该显微镜采用了一组可广泛调谐的量子级联激光器。我们使用等离子体激元干涉测量石墨烯等离子体激元的色散曲线超过一个数量级的等离子体激元波长，从$λ_{sp}$ ~140到~1700 nm，并提取电子费米能量为298 $\pm$ 4 meV的氢嵌入单层外延石墨烯在SiC上。此外，我们证明了波长可调的石墨烯等离子体反射“热点”在单层/双层界面的外观。这项工作证明了宽带纳米成像精确测量石墨烯的电性能和空间控制等离子体反射聚焦的能力。
2018-05-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Active spatial control of terahertz graphene plasmons by tailoring carrier density profile
石墨烯提供了一种可能性，主动控制等离子体激元的限制和传播，通过定制其空间电导率模式。然而，这一概念的实现受到阻碍，因为不均匀的电介质环境很容易引起不可控的等离子体反射。在这项工作中，我们展示了完全电气控制的等离子体反射/传输在电子边界诱导的氧化锌为基础的双栅极，这是为了尽量减少介电调制。利用傅里叶变换红外光谱，我们表明，等离子体反射可以连续变化的相邻区域之间的载流子密度差。通过利用这个功能，我们展示了控制等离子体腔的大小、位置和频率的能力。我们的方法可以应用于各种类型的等离子体器件，为实现可编程等离子体电路铺平了道路。
2019-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Refraction laws for two-dimensional plasmons
针对二维等离激元折射反射定律缺失的问题，采用维纳-霍普夫技术求解散射问题，得到了有/无栅极体系下任意入射角的反射透射系数，发现有栅极等离激元特定入射角反射率为零，且反射存在非平凡相位。
2023-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Near-Field Modification of Interference Components in Surface Plasmon Resonance
在衰减全反射（ATR）几何结构中，通过表面等离子体激元（SPP）产生从入射光束提取的能量被隐含地认为作为热耗散。然而，我们发现，一个尖锐的尖端相互作用的SPP倏逝场可以重新定向一些能量之前，这种耗散发生。用简单的计算机模拟研究了这种行为，并将其与修改后的马赫-曾德尔干涉仪进行了类比。我们还讨论了“无相互作用”的测量与我们的设置。
2008-04-21 physics.optics
Probing the bulk plasmon continuum of layered materials through electron energy loss spectroscopy in a reflection geometry
已知2D导电平面的周期性布置具有（体）等离子体激元色散，该等离子体激元色散在3D金属的典型的带隙行为与作为平面外波矢量的函数的无隙声学状态之间插值。半无限系统-与反射几何中的电子能量损失谱（EELS）相关的配置，如在高分辨率EELS（HREELS）中-已知其具有停止在截止波矢以下传播的表面等离子体。由于f-和规则需要一个有限的响应是否存在尖锐的激发，我们证明了什么留在表面损失函数-材料响应探测HREELS -是从（散装）等离子体激元的无限系统的贡献。特别是，我们提供了一个一对一的映射之间的等离子体激元连续体和表面损失函数中的光谱权重。根据这一结果，我们建议HREELS被认为是一个长波长的探针的等离子体连续层材料。
2022-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Infrared-Shielding of Plasmonic Random Metasurface Constructed by Cesium-Doped Tungsten Bronze
采用时域有限差分法对由球形或类球形纳米粒子组成的随机超颖表面在随机位移和/或随机变形下的热屏蔽性能进行了理论研究。利用超颖表面中纳米颗粒的总面积定义了有效覆盖率，并研究了近红外线反射对随机性的鲁棒性。当有效覆盖率高时，与六方密排完美超颖表面相比，纳米颗粒排列和形状随机性两者的近红外线反射降低至少20%。相反，当有效覆盖率低时，纳米颗粒排列的随机性对近红外线反射几乎没有影响。此外，纳米颗粒形状的随机性提高了近红外线反射性能。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Stimulated emission of surface plasmon polaritons
在衰减全反射装置中，我们观察到与玻璃棱镜解耦的表面等离子体激元（SPP）的类激光发射。表面等离子体是由沉积在银膜顶部的聚合物膜中的光泵分子激发的。受激发射的特征在于输入-输出依赖性中的明显阈值和发射光谱的窄化。所观察到的受激发射以及与之对应的通过增益对金属吸收损耗的补偿使得超材料和纳米等离子体激元器件的许多应用成为可能。
2008-01-30 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
Metal-coated microsphere monolayers as surface plasmon resonance sensors operating in both transmission and reflection modes
National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies（同位素和分子技术研究发展中心）；Institute for Interdisciplinary Research in Bio-Nano-Sciences, Babes-Bolyai University（巴比什-博约伊大学生物纳米科学交叉研究所）
本文提出银涂层聚苯乙烯微球单层作为表面等离子共振传感器，可在透射和反射模式下工作，通过使用200nm微球揭示了增强光学透射带，反射模式比透射模式更高效，实验验证了吸附物位置对传感效率的影响。
2026-03-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
High-efficiency terahertz spin-decoupled meta-coupler for spoof surface plasmon excitation and beam steering
在现代微波和太赫兹领域中，将其他多样化功能有效地集成到单个MEMS器件中的欺骗表面等离子体（SSP）元耦合器是非常期望的。然而，据我们所知，由于正交入射波之间的自旋耦合，多样化的功能尚未应用于圆偏振元耦合器。在本文中，我们提出并数值演示了太赫兹自旋解耦的双功能元耦合器SSP激发和光束转向。所设计的元耦合器由耦合元表面和传播元表面组成。前者的作用是在左、右圆极化波的照射下实现异常反射或将入射波转换为SSP，后者的作用是将激发的SSP导出。在0.3THz处，对左右圆偏振入射波的转换效率分别达到82%和70%。此外，通过适当地调整反射相位分布，许多其他多样化的功能也可以集成到元耦合器中。我们的研究可能为偏振相关的SSP耦合器，探测器和其他实用的太赫兹器件开辟新的路线。
2019-04-12 physics.optics
Exciting surface plasmons with transformation media
本文提出了一种利用变换光学设计的平面压缩平板激发非图案化金属表面等离子体激元的方法。该板改变入射光的色散关系，使倏逝波耦合到传播的表面等离子体。与棱镜耦合器不同，所提出的器件不会在其输入界面处引入反射。此外，其紧凑的几何形状适合于集成。一个可行的介质实现耦合器的建议。最后，我们表明，该设备的角响应可以通过使用非均匀的压缩因子工程。作为一个例子，我们设计了一个耦合器的半功率角带宽比传统的介质耦合器高2.5倍。
2014-10-22 physics.optics
Plasmonic Spin-Hall Effect of propagating Surface Plasmon Polaritons in Ni$_{80}$Fe$_{20}$ microstructures
银和金微结构表面等离子体激元的光激发和成形是近年来等离子体激元自旋霍尔效应的重要发现。银由于其异常低的等离子体频率和弱阻尼而通常是选择的材料，但铁磁金属的类似观察结果尚未报道。在这项工作中，我们报告了在Ni $_{80}$ Fe $_{20}$微结构上传播SPPs的光电子发射电子显微镜（PEEM）成像结合可调谐飞秒激光系统在MHz的重复率。阈值PEEM中的圆二向色性（CD）图像显示出清晰的边缘诱导SPP，其具有亚微米波长和约3.5 $μ$ m的传播长度。的干涉图案，以及所观察到的条纹场的光学自旋角动量的耦合的分析揭示专属倏逝波的传播特性和等离子体自旋霍尔效应的存在。我们的工作提供了直接的证据，许多材料具有高等离子体频率允许激发和观察传播SPP在电介质/金属界面通过CD PEEM成像，使磁等离子体调查常见的铁磁体纳米长度和飞秒时间尺度。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall 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
Surface plasmon polariton propagation around bends at a metal-dielectric interface
我们从理论上分析了表面等离子体激元的传播与一个有限的弯曲半径的金属角落，使用一维模型类似于从一个有限深的势阱的散射。我们得到的能量反射和透射系数在短波长的限制，以及上限的透射率的表达式。在某些情况下，我们发现，在非平面界面上的传播可能会导致比平坦表面上的损耗更低，与预期相反。此外，我们还发现，最大透射率非单调地依赖于弯曲半径，允许增加的透射率与半径减小。
2004-06-29 physics.optics
Plasmons and polaritons in a semi-infinite plasma and a plasma slab
等离子体激元和极化激元模式，推导出一个理想的半无限（半空间）等离子体和一个理想的等离子体板通过使用一个通用的，统一的程序，基于运动方程，麦克斯韦方程组和适当的边界条件。已知的结果重新获得更直接的方式和新的推导。该方法包括通过移动粒子（电子）位置处的位移场来表示电荷扰动。计算了介电响应和电子能量损失。表面对能量损失的贡献在表面附近的瞬态区域表现出振荡行为。通过使用延迟的电磁势来处理电磁波在这些等离子体中的传播。求解所得积分方程，计算反射波和折射波以及反射系数。对于平板，我们还计算了透射波和透射系数。从而得到了任意入射角和偏振态下的广义菲涅耳关系。体和表面等离子体极化激元模式被确定。众所周知，等离子体内部的场要么是衰减的（渐逝的）要么是传播的（透明区），并且半无限等离子体的反射系数在从传播区到衰减区时表现出突然的增强（全反射）。同样，除了特征振荡，反射和透射系数的等离子体板表现出明显的增强阻尼制度。
2009-04-17 physics.optics physics.plasm-ph
Surface plasmons in metallic films of arbitrary thickness with mirror boundary conditions
考虑任意厚度的金属膜。我们表明，反射边界条件的表面等离子体振荡（表面等离子体）的描述问题允许解析解。此外，这个问题可以推广到更一般的情况下进行物质（特别是，和半导体）。
2012-05-30 physics.optics physics.plasm-ph
On the modeling and mitigation of interference fringes in polarimetric instrumentation
NSF NCAR-HAO（美国国家科学基金会NCAR-高空天文台）；NSO-DKIST（美国国家太阳观测台DKIST）
本文提出了一种基于小双折射假设的高效方法，用于建模和缓解偏振仪仪器中因双折射材料引起的干涉条纹问题，并通过对比更严谨的方法验证了该假设的适用范围。
2026-03-10 astro-ph.IM physics.optics
Surface Plasmon Mediated Giant Goos-Hanchen and Imbert-Fedorov Shifts on a Corrugated Metal Surface
IISER-Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院）
该研究探索波纹银界面反射时表面等离激元共振介导的光束位移增强，通过弱测量放大效应实现显著自旋霍尔位移，揭示涡旋诱导位移特征，为纳米光应用提供方法支撑。
2025-11-13 physics.optics
Increasing The Sensitivity of a Surface Plasmon Resonance Sensor using Ti3C2 Mxene
O.Ya. Usykov Institute of Radiophysics and Electronics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院 O.Ya. 尤西科夫无线电物理与电子研究所）；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research（莱布尼茨固体与材料研究所）；National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”（国立航空航天大学“哈尔科夫航空学院”）
利用Ti3C2 MXene材料改进表面等离子共振传感器，提升其灵敏度并降低误差，适用于生物介质中的细微变化检测。
2026-01-09 physics.optics
Optimized sample addressing in prism-coupled surface plasmon resonance experiments
本研究针对棱镜耦合表面等离子体共振实验中旋转导致的光束走离问题，通过理论分析找到优化配置方案并经实验验证，该结论还可推广至其他反射棱镜相关技术。
2024-02-01 physics.optics
Near field and far field scattering of surface plasmon polaritons by one-dimensional surface defects
利用阻抗边界条件，推导了表面等离子体激元（SPP）从任意形状的一维表面缺陷中散射的严格公式，该缺陷在真空-金属界面上方的真空半空间中产生电磁场.的电场和磁场的近场，角分布的远场辐射到真空中由于SPP光子耦合，和SPP的反射和透射系数计算数值求解的k-空间积分方程的制定是基于。特别地，我们考虑了高斯型缺陷，并研究了上述物理量对它们的1/e半宽a和高度h的依赖性。SPP反射对于窄缺陷是显著的;最大反射（等离子体激元镜）对于α ~ λ/10实现。对于增加缺陷宽度，突起和凹陷表现不同。前者导致辐射的单调增加，而缺陷半宽度的增加则以SPP透射率为代价。对于波长量级或小于波长量级的半宽度，压痕表现出辐射的显著增加（SPP透射率的降低），但在进一步增加半宽度时，趋向于以振荡方式总SPP透射率。因此，光发射器可以与宽的凹陷或宽度为波长量级或小于波长的突起相关联。
1999-04-23 cond-mat physics.optics
Two photon quantum interference in plasmonics - Theory and Applications
我们报道了在折叠Kretschmann几何中共振隧穿等离子体结构中具有接近统一可见度的完美双光子量子干涉。这是尽管在等离子体激元系统中吸收诱导的么正性损失。这种效应可以追溯到振幅反射系数和透射系数的平方之间的完全相消干涉。我们进一步强调了另一个显着的潜力，作为一个更好的分辨率相比，标准的光谱技术探针的符合测量。更精细的特征在角度分辨和频率分辨研究中都显示出来。
2013-10-25 physics.optics quant-ph
Plasmonic crystals for ultrafast nanophotonics: Optical switching of surface plasmon polaritons
我们证明，表面等离子体激元的色散在周期性穿孔的金膜可以有效地操纵飞秒激光脉冲的波长远离本征共振的金。使用时间和频率分辨的泵浦探测技术，我们观察到移动的等离子体极化激元共振的响应时间从200到800 fs取决于探测光子的能量，通过它，我们获得了全面的洞察电子动力学在金。我们发现，在0.5 mJ/cm ^2的中等泵浦能量密度下，光学光谱中的伍德异常在差分透射和反射中提供了显著的共振，其幅度高达3%。
2011-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A simple method of measuring profiles of thin liquid films for microfluidics experiments by means of interference reflection microscopy
本文提出了一种简单的方法来观察液体薄膜界面反射光的干涉图样。采用荧光显微镜与落射照明，我们收集了二维图案的干涉条纹包含信息的液体膜形貌在微观尺度上。为了证明所提出的可视化方法的实用性，我们开发了一个框架，通过分析反射的干涉图数值重建的液体膜的轮廓。可视化和重建方法应是有用的各种微流体应用涉及液滴和气泡的流动，其中的界面液膜的形貌的知识是至关重要的。
2010-06-11 physics.flu-dyn physics.optics
Superradiance mediated by Graphene Surface Plasmons
我们证明了两个发射体之间的相互作用可以通过石墨烯中表面等离子体激元模式的有效激发来控制。我们认为石墨烯表面等离子体支持的二维石墨烯片或一维石墨烯带，显示在这两种情况下，发射器之间的耦合可以强烈增强或抑制。超和次辐射制度的反射和透射配置进行了研究。重要的是，在真空中由自由空间波长固定的发射器之间的耦合的长度尺度现在由石墨烯表面等离子体的波长确定，石墨烯表面等离子体的波长可以非常短并且可以经由栅极电压随意调谐。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Scattering of surface plasmon-polaritons in a graphene multilayer photonic crystal with inhomogeneous doping
考虑了表面等离子体激元-极化激元沿掺杂石墨烯片叠层的传播。这个辅助问题用于讨论：（i）这种模式在堆叠和真空之间的界面处的散射;（ii）在电子掺杂突变的界面处的散射。然后将形式主义扩展到{ \it障碍问题}。在该系统中，发现了等离子体激元模式的丰富物理，显示：全反射，全透射，法布里-珀罗振荡，和光子模式的耦合。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent Controllable Transport of a Surface Plasmon Coupled to Plasmonic Waveguide with a Metal Nano Particle-Semiconductor Quantum Dot Hybrid System
利用实空间方法，研究了一维表面等离子体波导中半导体量子点和金属纳米粒子组成的混合纳米系统与单个等离子体相互作用时的开关现象.我们讨论了激子和局域表面等离子体激元之间的偶极耦合导致混合激子的形成，并且可以通过改变SQD和MNP之间的颗粒间距离和纳米颗粒的尺寸来控制传播的单个等离子体激元的透射和反射。利用这种纳米系统对单表面等离子体的可控输运，将在等离子体开关、单光子晶体管、纳米激光器和量子信息等新一代量子器件的设计中具有重要的应用前景。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Single-photon excitation of surface plasmon polaritons
我们提供了单光子激发金属表面表面等离子体激元的量子力学描述。一个衰减反射设置描述的量子激发过程中，我们发现非常有效的光子表面等离子体波包转移。使用一个完全量子化的治疗领域，我们介绍了它们的相互作用的哈密顿量和研究的量子统计在转移过程中的金属和没有损失。
2008-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Scattering of surface plasmon polaritons by one-dimensional inhomogeneities
本文用瑞利展开和模态展开方法研究了一维表面缺陷对表面等离子体激元的散射。所考虑的缺陷是救济扰动或金属的介电常数的变化。透射，反射和面外散射的参数定义的缺陷的依赖性。我们发现，辐射的能量是向前定向（相对于表面等离子体传播）的情况下的阻抗缺陷。然而，对于浮雕缺陷，取决于缺陷宽度，辐射能量可以被引导到向后或向前（或两个）方向。
2006-12-11 cond-mat.other 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
Atomic Response in the Near-field of Nanostructured Plasmonic Metamaterial
我们报告的反射光谱铯原子在附近的纳米结构的金属元表面。我们发现，在852 nm处的$6S_{1/2} - 6P_{3/2}$共振跃迁的超精细亚多普勒光谱的强烈影响的纳米结构的等离子体共振耦合。在等离子体超材料的近场中，原子线的色散和位置的微调可以对基于原子的计量、传感和片上原子器件的开发具有用途和意义。
2016-03-28 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Coalescence and anti-coalescence of surface plasmons on a lossy beamsplitter
表面等离子体波是沿着金属-电介质界面传播的电子的集体振荡。在过去的十年里，几个小组已经用表面等离子体重现了基本的量子光学实验。单等离激元态的观测、波粒二象性、等离激元辅助传输中光子纠缠的保持以及最近的双等离激元干涉都有报道。虽然损耗对于压缩态的观察是有害的，但它们可以被视为等离子体器件设计中的新自由度，从而揭示新的量子干涉场景。在这里，我们报告的观察两个自由传播，非引导的SPP之间的两个等离子体量子干涉的有损等离子体分束器。如Barnett等人的文章“Quantum optics of lossy beam splitters”（Phys.Rev.A57，2134（1998））中所讨论的，损耗（散射或吸收）的存在放松了对分束器的反射和透射因子的约束，允许控制它们的相对相位。通过使用这个自由度，我们能够观察到相同等离子体激元的聚结或反聚结。
2016-10-24 physics.optics quant-ph
Surface plasmon resonance biosensors based on Kretschmann configuration: basic instrumentation and applications
表面等离子体共振（SPR）为无标记和非侵入性表征生物分子相互作用提供了一种强有力的工具。到目前为止，几个实验配置，基于两个基本的物理现象，例如，衰减全反射和衍射，已经被开发用于测量由于入射光和金属表面上的等离子体波之间的共振相互作用而产生的SPR信号。这些配置被分为三类：光栅为基础的，棱镜为基础的，波导为基础的耦合。在这些技术中，基于棱镜的SPR耦合方案之一，通常被称为Kretschmann配置，由于其高灵敏度，操作简单，成本低，实时检测而被最广泛地使用。本章介绍了基本的仪器，并回顾了最近的发展趋势，基于Kretschmann构型的SPR生物传感器及其应用。
2022-11-12 physics.ins-det physics.optics
Imaging Stacking-Dependent Surface Plasmon Polaritons in Trilayer Graphene
利用散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）对ABA（Bernal）和ABC（菱面体）两种堆叠顺序的三层石墨烯（TLG）进行了纳米红外（IR）成像研究。利用在中红外波段工作的s-SNOM，我们在实空间中映射了ABA-TLG和ABC-TLG的表面等离子体激元（SPPs），它们可以通过电子门控进行调谐。通过对等离子体成像数据的定量建模，我们发现ABA-TLG的等离子体波长显著大于ABC-TLG的等离子体波长，导致相当大的阻抗失配，因此在ABA/ABC横向结处产生强等离子体反射。进一步的分析表明，这两种类型的TLG的不同的等离子体激元响应直接与它们的电子结构和载流子性质有关。我们的工作揭示了TLG的堆叠依赖的等离子体响应背后的物理机制，并揭示了TLG和ABA/ABC结在IR等离子体和平面纳米光学中的未来应用。
2023-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmon enhanced second harmonic generation by periodic arrays of triangular nanoholes coupled to quantum emitters
在线性和非线性制度与实验可实现的参数的三角形形状的纳米孔的周期性阵列的光学性质进行了研究。利用全矢量三维方法的基础上的非线性流体动力学Drude模型描述金属耦合到麦克斯韦方程和布洛赫方程的分子发射器，我们分析线性传输，反射和非线性功率谱。严格的数值计算证明二次和三次谐波产生的三角形孔阵列进行。结果表明，传导电子的库仑相互作用和对流项对金属的非线性响应有同等的贡献。结果表明，在局域表面等离子体共振泵浦下，系统的二次谐波能量转换效率最高。当分子发射器放置在孔阵列的表面上时，二次谐波信号的线形呈现出三个峰，对应于局域表面等离子体激元模式的二次谐波和上下极化激元态。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
From surface to volume plasmons in hyperbolic metamaterials: General existence conditions for bulk high-k waves in metal-dielectric and graphene-dielectric multilayers
我们从理论上研究了亚波长周期多层结构中宽带体大波矢（高k）传播波（如双曲型超材料中的体等离子体激元）的一般存在条件。描述的反射系数的广义共振极点的结构的单位细胞中的基本激发，并使用布洛赫定理，我们推导出解析表达式的大波矢传播解决方案的频带。我们应用我们的形式主义，以确定在两个重要的情况下存在的高k带：众所周知的金属电介质，最近推出的石墨烯电介质堆栈。我们证实，在薄金属层中的短程表面等离子体可以引起双曲超材料特性，并证明长程表面等离子体不能。我们还表明，石墨烯介电多层膜倾向于支持高k波，并探讨了这是可能的参数范围，证实了使用石墨烯的双曲色散材料的前景。该方法适用于各种各样的结构，如连续或结构化的微波，太赫兹（THz）和光学超材料。
2014-04-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multipole surface plasmons in metallic nanohole arrays
采用严格耦合波分析（RCWA）方法和耦合模方法半解析地分析了金薄膜中纳米孔阵列的准束缚电磁模式。结果表明，当纳米孔尺寸占据大部分晶胞时，薄膜两侧的表面等离子体激元（SPP）与孔的高阶波导模结合产生多极表面等离子体激元：耦合表面等离子体激元模在电场分布上具有多极织构.此外，它揭示了多极织构增强或抑制SPP之间的耦合取决于它们的衍射级，也导致带反转和重建的耦合SPP能带结构。由于准束缚模的多极性质，多个暗模共存，在透射和反射光谱上产生各种Fano共振结构。
2015-05-25 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Molecular plasmonics: the role of ro-vibrational molecular states in exciton-plasmon materials under strong coupling conditions
我们扩展模型的激子等离子体激元材料，包括一个振转结构的分子使用波包传播的电子势能面。新的模型取代了传统的两级发射器与更复杂的分子，允许检查对齐和振动动力学的影响，与表面等离子体激元的强耦合。我们将该模型应用到一个混合系统，包括一个薄层的分子放置在顶部的周期性阵列的狭缝。严格的模拟进行了两种类型的分子系统所描述的振动束缚束缚和束缚连续电子跃迁。计算揭示了透射，反射和吸收光谱中的新功能，包括观察到的拉比分裂和振动模式的显着更高的值清楚地看到在相应的光谱。我们还研究了各向异性的初始条件对混合材料的光学性质的影响，表明系统的光学响应受到分子初始预对准的显着影响。我们的工作表明，预取向分子可以作为一个有效的探针的近场近金属界面的亚衍射表征。
2016-12-31 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
