Efficient coupling between slanted bound states in the continuum cavity and plasmonic nanoantennas induced local field enhancement
在过去的几年里，光学纳米天线由于其能够有效地限制，局部共振，并显着增强电磁场在亚波长尺度上的能力，不断吸引人们的兴趣。然而，这种强限制可以通过在连续腔中使用光学纳米天线和倾斜束缚态的适当组合来进一步增强。在这里，我们建议协同桥梁的等离子体纳米天线和高光学质量因子腔，以数字演示三个数量级的局部强度增强。该混合系统为光学传感、光阱、非线性光学、量子光学等需要高度受限领域的应用开辟了新的途径。
2020-10-27 physics.optics
Shaping the fluorescent emission by lattice resonances in plasmonic crystals of nanoantennas
我们表明，在纳米天线或等离子体激元晶体的周期性阵列附近的荧光分子的光的发射可以强烈修改时，由介电膜覆盖的阵列。局域表面等离子体共振和光子态之间的耦合导致表面模式，这增加了光学态密度并改善了光提取。受激染料分子优先辐射衰减到这些模式，表现出增强和定向发射。
2009-01-13 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
Experimental Verification of the Spectral Shift between Near- and Far-Field Peak Intensities of Plasmonic Nanoantennas
理论预测了等离子体天线的近场和远场光学响应之间的明显光谱偏移。在这里，我们结合近场光学显微镜和远场光谱的个人红外共振纳米天线，实验验证这种光谱偏移。数值计算证实了我们的实验结果。我们进一步讨论了这种效应在表面增强红外光谱（SEIRS）的影响。
2013-01-23 physics.optics
Fabrication and tuning of plasmonic optical nanoantennas around droplet epitaxy quantum dots by cathodoluminescence
我们使用阴极发光定位液滴外延量子点与精确的$\lesssim$ nm之前，制造纳米天线在其附近的电子束光刻。阴极射线发光被进一步用来证明天线的效果作为其长度的函数上的点发射的光。实验结果与数值模拟结果吻合较好。
2013-06-12 physics.optics
Plasmonic abilities of gold and silver spherical nanoantennas in terms of size dependent multipolar resonance frequencies and plasmon damping rates
球形等离子体纳米天线的吸收和发射光学性质的多极表面等离子体激元（SP）的尺寸依赖的谐振频率和阻尼率方面进行了描述。我们提供的等离子体激元的大小特性的金和银的球形粒子的大尺寸的延迟制度，其中等离子体激元辐射阻尼是显着的。我们强调的辐射阻尼的作用相比，能量耗散阻尼形成的等离子体粒子的接收和发射性能。两者的大小依赖性：多极SP谐振频率和相应的阻尼率可以是为给定应用定制等离子体纳米天线特性的方便工具。这样的特性使得能够控制等离子体纳米天线的操作频率，并且将操作范围从光谱宽改变为光谱窄，反之亦然。也可以在粒子接收（增强吸收）和发射（增强散射）能力之间切换。改变观察的偏振几何形状，可以有效地将偶极子和四极等离子体激元辐射与对散射光的所有非等离子体激元贡献分离。关键词：表面等离子体共振，等离子体阻尼率，多极等离子体
2011-04-04 physics.optics
Plasmonic lasing of nanocavity embedding in metallic nanoantenna array
等离子体纳米激光器具有双激光阈值，特别是那些所有三个维度都是真正亚波长的设备。由于亚波长纳米腔的局域光场和传播光之间的动量失配，低的光泵浦效率是导致阈值的另一个重要原因，但通常总是被忽略。基于腔嵌入式纳米天线阵列设计，我们展示了一种室温低阈值等离子体纳米激光器，该激光器具有鲁棒性、可重复性和易于使用化学模板光刻法制造。该器件的模体积为~0.22（λ/2n）3（λ为谐振波长，n为折射率），激光阈值为~2.70MW/mm ~ 2。详细研究了纳米天线阵列的激射偏振特性和作用。我们的工作提供了一种新的策略，以实现在生物传感和信息技术的应用感兴趣的室温低阈值等离子体纳米激光器。
2014-12-05 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
Color Routing via Cross-Polarized Detuned Plasmonic Nanoantennas in Large Area Metasurfaces
双向纳米天线对于在纳米级实现的高级功能具有关键意义，特别是对于超紧凑平面光学配置中的颜色路由。在这里，我们展示了一种新的方法，避免复杂的集体几何形状和/或限制性的形态参数，基于交叉极化失谐等离子体纳米天线在单轴（准1D）的配置。这种平面光学系统的纳米纤维通过一种新的自组织技术在大面积（cm ^2）上进行控制，该技术利用玻璃模板上的离子诱导纳米尺度的不稳定性来设计倾斜的纳米带二聚体。这些纳米天线具有宽带彩色路由与优越的光散射方向性的数字，这是很好地描述了数值模拟和原来是有竞争力的光刻纳米天线的响应。这些结果表明，我们的大面积自组织元表面可以实现在现实世界中的应用，从电信光子学光学纳米传感的平面光学颜色路由。
2020-05-19 physics.optics
Tracking the Coupling of Single Emitters to Plasmonic Nanoantennas with Single-Molecule Super-Resolution Imaging
金属纳米天线通过将光限制在非常小的体积内，使得能够在单光子水平上操纵光发射和检测。因此，耦合到这些等离子体结构的发射器是用于量子信息技术的理想候选者。然而，由于所涉及的系统的尺寸，可控地和可再现地将量子发射器放置到纳米腔中一直是具有挑战性的。在这里，我们研究了单发射到纳米腔通过光学梯度力的捕获动力学，通过使用单分子超分辨率成像和跟踪。我们发现，被困在蝴蝶结天线的纳米间隙中的分子与远离该结构的分子相比，具有更高的光稳定性和轨道长度。对于谐振天线，由于更强的光捕获效应，这些效应与非谐振情况相比被放大。这些结果为使用等离子体光学捕获将单个发射器可靠地耦合到单个纳米天线开辟了道路，从而能够进一步研究这些耦合系统。
2020-08-09 physics.optics
Scattering of a plasmonic nanoantenna embedded in a silicon waveguide
集成在硅器件上的等离子体天线具有用于控制和路由光信号的巨大且尚未开发的潜力。在这里，我们提出了一个混合的硅金属系统，其中一个单一的金纳米天线嵌入在一个单模硅波导作为一个谐振驱动的过滤器的理论计算。由于散射和干扰，当满足天线的谐振条件时，在谐振频带中传输下降85%。首先，我们分析研究了传播模式和天线之间的相互作用，包括散射过程的辐射校正和波导壁的极化。其次，我们找到了最大相互作用的配置，并数值模拟了一个现实的硅波导中的纳米天线。数值计算表明，一个大的抑制传输和三倍以上的散射比吸收，随之而来的分析模型。我们提出的系统可以很容易地制造标准的硅和等离子体光刻方法，使其有希望作为真正的组件在未来的光电电路。
2015-05-08 physics.optics
Determination of Nanoscale Mechanical Properties of Polymers via Plasmonic Nanoantennas
纳米技术和随之而来的微型设备的出现正在推动我们对无数材料的机械性能的理解。在这里，我们专注于无定形聚合物材料，并介绍了一种新的方法来确定纳米级的机械响应的聚合物薄膜在GHz范围内，使用超快光学手段。耦合的膜的等离子体激元纳米天线在其振动本征频率激发允许提取的机械模量的值，以及通过时域测量的玻璃化转变温度的估计，这里证明为PMMA膜。这种纳米尺度的方法可以扩展到广泛的空间强约束材料的机械和弹性性能的测定。
2021-08-25 physics.optics
Corner Reflector Plasmonic Nanoantennas for Enhanced Single-Photon Emission
针对纳米天线中谐振器体积与天线模式体积需求矛盾，提出由贵金属等离激元纳米粒子和角反射器组成的混合结构，利用时域有限差分法证实其能同时显著提升光子发射方向性和发射速率。
2024-11-14 physics.optics
Tunable Plasmonic Nanoantennas in Rolled-up Microtubes Coupled to Integrated Quantum Wells
我们提出并实现了一个可调等离子体纳米天线的设计，包括两个堆叠的银立方体，集成到一个卷起的半导体微管。通过改变长方体的距离来调谐天线的谐振，以匹配嵌入的GaAs量子阱的光致发光发射。空间，光谱和时间分辨的光致发光测量揭示了红移和减少的量子阱发射的寿命作为签名的耦合到天线系统。通过有限元电磁模拟，我们分配的耦合到一个激发的高阶等离子体模式内的银立方体。
2017-12-04 physics.optics
Efficient Inverse Design of Plasmonic Patch Nanoantennas using Deep Learning
本文提出一种多头深度卷积神经网络逆向设计框架，用于自动确定等离激元贴片纳米天线的最优几何结构，以同时满足目标S11和辐射方向图要求，并保留一对多映射以生成多样化设计。
2024-07-04 physics.optics
Cascaded four-wave mixing in tapered plasmonic nanoantenna
我们从理论上研究了宽带锥形等离子体纳米天线中的级联四波混频（FWM），并证明了在纳米天线远场图案的主瓣中检测到的非线性频率转换增加了300倍。这是通过调谐纳米天线的元件以共振FWM相互作用所涉及的频率来实现的。我们的研究结果在超快非线性光谱学、传感、片上光学频率转换、非线性光学超材料和光子源等领域有着广泛的应用前景。
2012-09-03 physics.optics quant-ph
Magneto-Plasmonic Nanoantennas: Basics and Applications (Review)
等离子体纳米天线是一个热门且迅速发展的研究领域。本文综述了新型磁等离子体纳米天线的基本工作原理和应用。磁等离子体纳米天线是由铁磁金属制成的，不仅由光驱动，而且由外部磁场驱动。我们证明了磁等离子体纳米天线增强了磁光效应，这在纳米尺度上的光控制中引入了额外的自由度。这种特性用于概念上的新设备，如磁等离子体标尺，超灵敏生物传感器，单向亚波长波导和非凡的光学传输结构，以及新型生物医学成像模式。我们还指出，在某些情况下，“非光学”铁磁纳米结构可以作为磁等离子体纳米天线。这种未设计的额外功能利用了磁性纳米材料的已建立的光学表征技术，它可能有助于在单个芯片上集成纳米光子学和纳米磁性。
2016-01-12 cond-mat.other physics.optics
Single Photon Source from a Nanoantenna-Trapped Single Quantum Dot
具有高亮度和亚纳秒寿命的单光子源是量子技术的关键部件。光学纳米天线可以增强单个量子发射器的发射特性，但这种方法需要在等离子体热点处精确地定位源的纳米级位置。在这里，我们使用等离子体纳米天线同时捕获单个胶体量子点并增强其光致发光。纳米光学捕获自动将量子发射器定位在纳米天线热点处，而无需进一步处理。我们的专用纳米天线设计实现了用于量子点捕获的0.6 fN/nm/mW的高陷阱刚度，以及2 mW/ $μ$ m $^2$的相对低的捕获功率。来自纳米天线捕获的单个量子点的发射显示出7倍增加的亮度、50倍减少的闪烁、2倍缩短的寿命和低于0.5的清楚的反聚束，证明了真正的单光子发射。将纳米光镊与等离子体增强技术相结合，是一种很有前途的量子技术和单纳米物体光谱学研究的途径。
2021-08-14 physics.optics
Delocalization of nonlinear optical responses in plasmonic nanoantennas
利用近红外飞秒激光束局部照射微米长的金棒光学天线，观察到远距离双光子发光和二次谐波产生.我们表明，非线性辐射可以从整个天线和测量的远场角模式承担的信息的性质和起源的各自的非线性过程。我们证明了非线性响应的传输在激发频率的传播表面等离子体激元，从而使极化激元介导的剪裁和设计的非线性响应。
2015-03-25 physics.optics
Energy-resolved hot carrier relaxation dynamics in monocrystalline plasmonic nanoantennas
热载流子是驱动大范围化学物理机制的高能光激发载流子。在纳米尺度下，通过照射等离子体天线来促进这些载体的有效生成。然而，超快弛豫速率分别阻碍了它们在未来基于热载流子的器件中的部署。在本文中，我们报告的皮秒弛豫动力学的热载流子在等离子体激元单晶金纳米天线。的时间动力学的热载流子的实验研究通过询问的非线性光致发光响应的天线与光谱分辨的两个脉冲的相关配置。我们测量了随时间变化的非线性阶数从1到8，这挑战了多光子金发光的常见解释。我们证明了光激发载流子的弛豫依赖于它们相对于费米能级的能量。我们发现电子-空穴对能量范围从c. a. 0.2到1.8eV。热载流子能量和弛豫动力学之间的定量关系是优化热载流子辅助过程的重要发现，并揭示了等离子体结构中非线性光致发光的复杂性。
2016-06-20 physics.optics
Near-Field Resonance at Far-Field Anti-Resonance: Plasmonically Enhanced Light Emission with Minimum Scattering Nanoantennas
我们证明了光学天线的周期性阵列在相同的能量和面内动量下维持共振近场（NF）和反共振远场（FF）。这种现象出现在耦合等离子体晶格共振的背景下，其明亮和黑暗的字符是在一个关键的天线长度互换。这些模式的能量在FF中反交叉，但在NF中交叉。因此，我们观察到一个非常窄的带宽发射增强从量子点的阵列附近，而天线散射到FF最低。模拟结果表明，具有四极场分布的驻波是这种暗集体共振的起源。
2012-02-25 physics.optics
Nanoantenna-Microcavity Hybrids with Highly Cooperative Plasmonic-Photonic Coupling
纳米天线通过将光能集中到远低于衍射极限的程度来提供对光的最终空间控制，而它们的品质因数（Q）受到大的辐射和耗散损耗的限制。另一方面，介电微腔能够通过延长的光子存储时间产生高Q因子，但具有衍射限制的光学模式体积。在这里，我们桥接两个世界，通过研究一个示例性的混合系统集成等离子体金纳米棒作为纳米天线与谐振介电光子晶体（PC）板作为低损耗微腔，更重要的是，通过协同结合它们的优势，产生更强的局部场增强比单独的实体。为了实现两种极性相反类型的纳米光子谐振元件之间的这种协同作用，我们表明，协调纳米天线的耗散损耗和低损耗腔的Q因子是至关重要的。与使用法布里-珀罗谐振器的天线-腔耦合方法相比，该方法已被证明成功地用于天线的局部场强度的谐振放大，我们从理论和实验上表明，耦合到适度Q PC引导谐振可以产生至少一个数量级的更大放大。协同纳米天线-微腔混合策略为进一步增强纳米级光-物质相互作用开辟了新的机会，从而使许多领域受益，例如非线性光学、纳米激光器、等离子体激元热载流子技术以及表面增强拉曼和红外吸收光谱。
2018-11-15 physics.optics
Doubly resonant optical nanoantenna arrays for polarization resolved measurements of surface-enhanced Raman scattering
我们报告说，菱形金属纳米天线阵列支持多个等离子体共振，使它们成为有利的生物传感基板。除了与菱形的两个主轴相关联的两个局部等离子体偶极模式之外，样品支持额外的光栅诱导的表面等离子体极化激元共振。所有模式的等离激元特性进行了仔细研究，通过远场测量与数值和分析计算。然后将样品应用于表面增强拉曼散射测量。它被证明是高效的，因为两个等离子体共振的结构被同时调谐，以符合在SERS实验中的激发和发射波长。通过测量偏振角对SERS信号的影响来完成分析。
2009-10-30 physics.optics
Plasmonic Nanoantennas for Efficient Control of Polarization-Entangled Photon Pairs
我们提出了一种基于单量子点驱动的十字形等离子体纳米天线的偏振纠缠光子对的新光源。纳米天线与金属镜的集成克服了微腔和基于微腔的架构的典型的自发发射（SE）增强和提取效率之间的基本折衷。在1.55 μ m处具有非常高的纠缠光子提取效率（~90%），在330 nm的宽光谱范围内具有很大的SE增强（~90），所提出的设计将为可靠的非经典光集成光源铺平道路。
2012-06-22 physics.optics quant-ph
Excitation of plasmonic nanoantennas with nonresonant and resonant electron tunnelling
一个严格的理论光子发射伴随着非弹性隧道内的间隙等离子体纳米天线已经开发。在这些结构中的表面等离子体激元的电激发的令人惊讶的低效率可以增加的数量级时，共振隧穿结构被纳入内的间隙。共振隧穿辅助表面等离子体发射极可能成为未来电驱动纳米等离子体电路的关键元件。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Statistical analysis of many single-molecule encounters reveals plasmonic resonance dependent nanoantenna-molecule interactions
传统上，单发射体与等离子体结构之间的纳米级相互作用是依靠近乎完美的、确定性的、纳米尺度控制来研究的。这种方法是超低通量的，因此使得系统研究难以实现。在这里，我们表明，超分辨率显微镜与数据驱动的统计分析相结合，可以研究单分子与谐振纳米天线的近场相互作用。我们系统地调整天线的光谱共振，并表明发射器可以根据其与所述结构的耦合强度分离，这最终允许在单个纳米天线周围重建2D相互作用图。
2019-04-26 physics.chem-ph physics.optics
On the Excitation and Radiative Decay Rates of Plasmonic Nanoantennas
等离子体纳米天线能够将入射电磁场限制和增强到非常亚波长的体积中，同时有效地将能量辐射到远场。这些特性使得等离子体纳米天线被广泛用于激发量子发射体，如分子和量子点，也用于从它们中提取光子，用于远场测量。由于电磁互易性，预期等离子体纳米天线辐射能量与外部源可以将能量耦合到它们一样有效。在本文中，我们采用多极展开（米氏理论）和数值模拟表明，虽然互易性举行，某些等离子体天线辐射能量更有效地比一个可以耦合到他们的能量。这项工作铺平了道路，设计等离子体天线的特定属性的应用程序中的近远场的关系是非常重要的，如：表面增强拉曼光谱，在室温下的强耦合，和工程的量子态的纳米等离子体器件。
2022-03-14 physics.optics quant-ph
Fano-resonance boosted cascaded field enhancement in a plasmonic nanoparticle-in-cavity nanoantenna array and its SERS application
级联光场增强（CFE）可以在一些特殊设计的多尺度等离子体纳米结构中实现，其中在纳米尺度体积下产生极强的场对于许多应用至关重要，例如表面增强拉曼光谱（SERS）。在这里，我们提出了一种实现高质量等离子体纳米粒子腔（PIC）纳米天线阵列，其中纳米粒子暗模式与高阶纳米腔亮模式之间的强耦合可以在目标波长处产生法诺共振的策略。Fano共振可以有效地增强PIC中的CFE，场增强因子高达5 × 10 ^2。利用室温纳米压印光刻技术，开发了一种高性价比、高可靠性的纳米加工方法，用于制作高质量的PIC阵列。这种技术保证在每个纳米腔的底部仅产生一个金纳米颗粒，这对于产生预期的CFE至关重要。作为PIC阵列性能和应用的演示，它被用作活性SERS基底检测4-氨基苯硫酚分子。实验上获得了高达2 × 10 ~ 7的SERS增强因子，验证了该器件的场增强和潜力。
2015-02-03 physics.optics
Slant-gap plasmonic nanoantenna for optical chirality enhancement
提出了一种新的用于光学手征工程的具有倾斜缝隙的等离子体纳米天线的设计。在共振时，倾斜间隙提供平行于外部磁场的高度增强的电场，具有90度的相位延迟，导致增强的光学手性。我们通过数值模拟表明，在线性极化激发下，我们的非手性纳米天线可以产生近场增强的光学手征，可以通过倾斜角和共振条件进行调谐。我们的设计可以很容易地实现，并可能会发现在圆二色性增强的应用。
2014-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dissipation-driven entanglement between qubits mediated by plasmonic nanoantennas
提出了一种利用耗散驱动过程在两个量子比特之间产生最大纠缠态的新方案。为此，我们纠缠量子比特的量子态，这些量子比特通过等离子体纳米天线相互耦合。在量子比特的性质中实施弱光谱不对称性后，获得最大纠缠的亚辐射态的稳态概率接近1。尽管与通常被认为是有害的等离子体纳米天线相关联的高损耗，这还是发生了。的纠缠方案被证明是相当强大的量子点的跃迁频率的变化和在其规定的位置相对于纳米天线的偏差。我们的工作为量子计算在高度集成光路领域的新应用铺平了道路。
2014-03-04 physics.optics quant-ph
Efficient hybrid-mode excitation in plasmonic nanoantennas by tightly focused higher-order vector beams
纳米天线中的杂化等离子体激元模式的有效光学激发对于实现许多有前途的功能是至关重要的，但由于入射光和混合模式之间的场分布失配，它可能具有挑战性。我们提出了一种有效的混合模式激发的一般方法，通过聚焦入射光场的各种高阶螺旋相位的圆柱偏振矢量光束的基础上。这种基矢量光束在高阶偏振态和斯托克斯参数（都在极坐标中局部定义）中描述，并相应地在高阶庞加莱球上可视化。在柱坐标系中，焦场被表示为高阶傍轴光束的所有聚焦光束的级数和。我们的焦场分解，使混合模式激发通过高阶矢量光束的分析，从而产生一个简单的设计，在紧聚焦区域的有效模式匹配场分布。
2021-10-29 physics.optics
Strongly Enhanced and Directionally Tunable Second-Harmonic Radiation by a Plasmonic Particle-in-Cavity Nanoantenna
二次谐波在非线性传感、显微镜和通信系统中具有重要的应用价值。当前设计的最大挑战之一是增强SH信号并同时以高方向性调谐其辐射方向。与以体偶极模式为主的线性等离子体散射相比，在加倍频率下的复杂表面诱导多极源设置了基本限制以控制来自金属纳米结构的SH辐射。在这项工作中，我们利用等离子体杂化机制与一个特殊的选择规则管理的SH辐射，实现高强度和可调方向的发射由金属粒子在腔纳米天线（PIC NA）。纳米天线建模与第一原理，自洽边界元法，它考虑了泵波的损耗。巨大的SH增强来自于小颗粒和大腔体之间的杂化间隙等离子体共振，该腔体用作聚光器和反射器。PIC-NA的中心对称性破缺不仅改变了间隙等离子体激元模式，增强了SH信号，而且使SH波重定向，具有单向发射。与现有文献相比，PIC-NA具有显著更大的SH转化效率。通过调整粒子的位置，辐射图案的主光束可以在宽角度上转向。
2016-11-15 physics.optics
Hybrid Dielectric-Plasmonic Nanoantenna with Multiresonances for Subwavelength Photon Sources
由光学纳米天线诱导的量子点的光致发光的增强已经被大量研究，但是在优化和优化这样的结构方面仍然有很大的兴趣，特别是当伴随着实验演示时。大多数实现使用等离子体平台，有些还使用全介电纳米天线，但混合介电-等离子体（亚波长）纳米结构很少探索。在本文中，我们提出并证明了单亚波长混合介质-等离子体光学纳米天线耦合到本地化的量子点发射器，构成高效和明亮的单向光子源下的光泵。为了实现这一目标，我们设计了一个硅纳米环，它位于一个金镜上，其间有一个10 nm的间隙，其中嵌入了一个胶体量子点的组装体。这样的结构支持（辐射）天线模式和（非辐射）间隙模式共振，我们利用它的双重目的的出耦合的量子点发射的光到远场与平面外的方向性，并通过光泵增强点的激发。此外，共振光谱位置的几乎独立的控制可以通过简单的几何参数，如环的内径和外径的调整，使我们能够方便地调整这些共振相对于量子点的发射和吸收波长。使用所提出的架构，我们获得实验平均荧光增强因子高达$654\times$倍，主要是由于高辐射效率，并与定向发射的光致发光成一个圆锥体的$\pm 17\degree$在垂直于样品平面的方向。我们相信这里提出的解决方案是可行的，并与下一代发光器件相关。
2023-02-28 physics.optics
Magnetic plasmonic Metamaterials in actively pumped Host Medium and Plasmonic Nanolaser
我们认为等离子体纳米天线沉浸在活跃的主机介质。特定形状的金属纳米天线由于磁等离子体共振（MPR）的激发而在光谱范围内表现出强磁性。一种情况下，当超材料包括这样的纳米天线可以证明“左手”和负磁导率在光学范围内被认为是。我们表明，高损耗预测的光学“左手”材料可以补偿增益介质。在这种磁活性超材料中实现本地生成所需的增益计算真实的金属。我们提出了等离子体纳米激光器，其中金属纳米天线像谐振器一样工作。所提出的等离子体激元激光器的尺寸比波长小得多。因此，它可以作为一个非常紧凑的电磁辐射源。
2006-11-14 physics.atom-ph physics.optics
Mode-matching in multiresonant plasmonic nanoantennas for enhanced second harmonic generation
在极其有限的体积中提升非线性频率转换仍然是纳米光学、纳米医学、生物传感和无背景生物传感中的关键挑战。为了这个目的，等离子体纳米结构中的场增强通常被利用来有效地补偿在纳米级处的相位匹配的缺乏。然而，二次谐波产生（SHG）被原子尺度下等离子体材料和纳米天线设计中的高度对称性强烈猝灭。在这里，我们设计了一个等离子体纳米天线缺乏轴对称性，表现出空间和频率模式重叠的激发和SHG波长。这些功能在单个器件中的有效组合允许获得前所未有的SHG转换效率。我们的研究结果揭示了在纳米尺度上优化SHG的新方法，为基于非线性等离子体平台的新型纳米级相干光源和分子传感器件铺平了道路。
2014-12-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
A plasmonic nanoantenna based triggered single photon source
高度集成的单光子源是未来量子光学电路的关键部件。虽然单光子的概率生成现在可以常规地完成，但它们的触发生成是一个更大的挑战。在这里，我们描述了在混合等离子体激元器件中触发产生单光子。它由一个耦合到多模光学纳米天线的量子发射器组成。对于适度的子系统之间的相互作用强度，量子光学演化的描述可以简化的绝热消除的纳米天线模式的电磁场。这导致了发射器的动态有见地的分析，需要有机会了解设备的物理特性，并确定所需操作的参数制度。即使在这项工作中提出的方法是一般的，我们认为一个简单的示例性设计的等离子体纳米天线，由两个银纳米棒，适合于触发产生单光子。
2016-05-18 physics.optics quant-ph
Single-Photon Nanoantenna with in Situ Fabrication of Plasmonic Ag Nanoparticle at an hBN Defect Center
我们提出了一种实用的新方法来制作耦合单量子发射体-等离子体纳米天线系统。利用等离子体纳米天线对六方氮化硼多层膜中单个缺陷中心的发射特性进行了研究。通过对hBN多层膜上的薄银膜进行去湿，以尺寸受控的方式获得等离子体纳米天线，对缺陷没有不利影响。一个非常相同的单缺陷中心进行了研究，并没有纳米天线，以证明其发射特性的修改。基于去湿过程中的初始银膜厚度，观察到按需增强和猝灭效应。为了获得确定性的耦合强度，电磁仿真模型，根据实验。荧光寿命，辐射和非辐射发射率计算用于估计的缺陷纳米天线系统的空间配置，以及确认实验结果。我们的方法提供了一个低成本和不复杂的耦合方案作为替代的扫描探针尖端天线技术。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Sum-Frequency and Second-Harmonic Generation from Plasmonic Nonlinear Nanoantennas
支持表面等离子体（SP）共振的等离子体纳米结构可能为纳米工程非线性光学器件的发展提供了一条途径。在这项工作中，二阶非线性光散射，特别是和频产生（SFG）和二次谐波产生（SHG），从等离子体纳米天线建模的边界元法（BEM）。远场散射模式进行了比较，由米氏理论计算的结果，以验证开发的非线性求解器的准确性。利用该方法分析了多谐振纳米天线（MR-NA）的SFG和腔中粒子纳米天线（PIC-NA）的SHG。由于MR-NA的双共振和PIC-NA的间隙等离子体激元模式的散射信号的增强被观察到。实现了PIC-NA的单向非线性辐射。此外，其发射方向可以通过纳米球的位置来控制。该工作为等离子体非线性纳米天线的设计提供了新的理论工具和指导。
2016-12-18 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Characterization of a circular optical nanoantenna by nonlinear photoemission electron microscopy
我们报告了一个先进的圆形等离子体纳米天线超快激发下，使用非线性光电子显微镜（PEEM）在近垂直入射的调查。圆形纳米天线通过支撑光栅增强其性能，并从金膜中研磨出来。所考虑的天线示出了一个复杂的物理谐振行为，是理想的，以证明PEEM的等离子体激元效应的实验研究的可能性在纳米尺度上。场分布的天线谐振的入射场的两种可能的线性极化测量具有高的空间分辨率。此外，向外传播的汉克尔等离子体，这也是激发的结构，进行了测量和分析。我们将我们的研究结果与隔离等离子体纳米盘谐振器的测量结果和扫描近场光学显微镜（SNOM）测量结果进行比较。所有的结果都与数值模拟以及本文中讨论的解析模型非常一致。
2015-08-14 physics.optics
Efficient Hotspot Switching in Plasmonic Nanoantennas using Phase-shaped Laser Pulses controlled by Neural Networks
我们提出了一种新的程序操纵近场的等离子体纳米天线使用神经网络控制的激光脉冲整形。作为模型系统，我们数值研究了宽带激光脉冲照射下L型纳米天线的二次谐波响应的空间分布。我们首先表明，一个训练有素的神经网络可以用来预测的纳米天线的二次谐波热点的相对强度为一个给定的光谱相位，它可以被用来确定性地切换个别热点上和关闭的子衍射长度尺度通过成形的激光脉冲的光谱相位。然后，我们证明了在$90~\mathrm{nm} \times 150~\mathrm{nm}$ nano-L上训练的神经网络可以另外有效地预测具有不同纵横比的天线中的热点强度，在最小的进一步训练之后，对于不同的频谱相位。这些结果可能导致机器学习和光学控制在纳米天线和纳米光子组件中的新应用。
2018-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Directional Emission from Dielectric Leaky-Wave Nanoantennas
纳米光子学创新的一个重要来源是将已知的无线电波技术按比例缩小到光学范围的想法。这种方法的一个彻底研究的例子是金属纳米天线，其采用等离子体共振将局部发射器耦合到选定的远场模式。虽然金属在微波领域可以被视为完美导体，但它们的响应在光频率下变得类似德鲁德。因此，等离子体纳米天线是固有损耗的。此外，它们的谐振性质要求精确控制天线几何形状。一个有希望的方法来规避这些问题是使用宽带纳米天线制成的低损耗介电材料。在这里，我们报告了由二氧化铪制成的有源介电漏波纳米天线的高度定向发射。沉积在纳米天线馈电间隙中的胶体半导体量子点用作局部光源。利用傅立叶成像技术测量了不同尺寸有源纳米天线的辐射方向图。我们发现所有的天线尺寸的高度定向发射，强调我们的设计的宽带操作。
2017-06-27 physics.optics
Deterministic radiative coupling between plasmonic nanoantennas and semiconducting nanowire quantum dots
我们报告了在可见光和等离子体激元Au纳米天线中发射的单个半导体纳米线量子点之间的确定性耦合。这两个系统分别仔细地通过microphotoluminescence和阴极射线发光的特点。使用阴极发光的两步重新对准过程允许电子束光刻单个纳米线量子点附近的Au天线，精度为50 nm。在天线制造之前和之后测量一套完整的光学特性。它们证明了NW吸收的增加和量子点发射速率的提高，在天线存在下达到因子2。
2016-04-06 cond-mat.other physics.optics
Local field enhancement: comparing self-similar and dimer nanoantennas
我们研究了自相似纳米透镜的局部场增强特性，并将所得结果与标准二聚体纳米天线的性能进行了比较。我们报告说，尽管额外的结构复杂性，自相似的纳米透镜是无法提供显着的改进，标准的等离子体二聚体的场增强性能。
2016-06-08 physics.optics
Optical scattering resonances of single plasmonic nanoantennas
我们使用共焦散射光谱研究了单个二聚体纳米天线的远场光学共振。具有不同的臂长和粒子间间隙大小的单天线阵列上的实验表明，由于几何共振和等离子体激元杂交的组合，等离子体激元模式的大的光谱位移。所有的共振大大拓宽相比，那些小纳米棒在准静态限制，我们归因于一个大大增强的天线模式的辐射阻尼。的散射光谱进行了比较，证明了近场和远场特性的半波天线与严格的模型计算。
2007-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Refraction enhancement in plasmonics by the coherent control of plasmon resonances
在没有增益材料的介质中，由平面偏振光场探测的等离子体纳米天线可以显示零吸收甚至放大，同时表现出最大的极化率。这是通过耦合到一个特别设计的超分子中的相邻纳米天线而发生的，该超分子由具有相移的正交光场泵浦。所介绍的方案是量子光学中已知的折射率（EIR）增强效应的经典对应物。与电磁感应透明（EIT）相反，其中介质在零磁化率和最小吸收点处呈现高色散，在EIR中，系统在零吸收或负吸收点处表现出大磁化率和低色散。EIR的等离子体类似物允许对等离子体纳米天线的极化率和吸收进行相干控制，为等离子体纳米结构的传输、衍射和偏振转换特性以及超表面上的表面等离子体极化激元的传播特性的全光切换和相干控制提供了一种新的方法。它还可能为零折射率到高折射率等离子体超材料中光波的无损或放大传播开辟道路
2019-04-01 physics.optics
Plasmonic nanoantennas as integrated coherent perfect absorbers on SOI waveguides for modulators and all-optical switches
研究了SOI线波导顶部等离子体纳米天线结构作为调制器和全光开关的相干完美吸收体的性能。通过三维时域有限差分法模拟计算了金和铝纳米天线加载波导的吸收、散射、反射和透射光谱，包括沿波导传播的单波以及由两个反向传播波组成的驻波情况。研究的配置显示，调制器和开关应用的损耗约为1%，消光比大于25 dB，以及纳米天线区域的强场增强和定位等离子体效应。所提出的等离子体相干完美吸收体可用于相干网络中的超紧凑全光开关以及调制器，并且可在传感或增加非线性效应中找到应用。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Amplification of Molecular Chiroptical Effect by Low-loss Dielectric Nanoantennas
本文报道了由手性分子和硅纳米结构组成的杂化体系中的手旋光放大效应。在圆偏振光的共振激发下，混合系统在光频处显示出强烈的CD感应信号，这是由Si纳米结构的电响应和磁响应引起的。更有趣的是，来自Si基介电纳米天线的诱导CD信号总是大于来自Au基等离子体对应物的诱导CD信号。相关的物理来源被披露。此外，与Au基高损耗等离子体纳米天线相比，Si基低损耗结构产生的光热效应可以忽略不计，这使得Si纳米天线成为以超低热损伤放大分子CD信号的最佳候选材料。本研究结果为设计新型手性纳米传感器在生物医学和药物学领域的应用提供了指导。
2017-12-25 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
Exploiting metamaterials, plasmonics and nanoantennas concepts in silicon photonics
光与亚波长金属纳米结构的相互作用是当前不同科学热点的核心，即等离子体，超材料和纳米天线。在过去的十年中，这些学科的研究已经产生了新的，强大的概念，提供了前所未有的程度的控制光操纵在纳米级。然而，直到最近，这些概念才被用于增加当前光子集成电路（PIC）中的光处理能力，传统上，光子集成电路仅依赖于元件尺寸大于光波长的电介质材料。在不同的PIC平台中，硅光子学有望成为主流，因为使用成熟的CMOS工艺制造能够大规模生产低成本PIC。在这篇综述中，我们讨论了引入超材料，等离子体和纳米天线领域的最新概念到硅光子集成平台的好处。我们回顾了这一方向的现有工作，并讨论了这种混合方法如何能够改善目前的PIC，使新的和破坏性的光子学应用。
2020-01-07 physics.app-ph physics.optics
Electrically tunable plasmonic metasurface as a matrix of nanoantennas
本文提出一种由金纳米天线与MOS电容器构成的电可调等离激元超表面，实现约30度反射相位控制且无次级旁瓣，可用于光学相控阵。
2024-02-23 physics.app-ph physics.optics
Skyrmion Generation in a Plasmonic Nanoantenna through the Inverse Faraday Effect
本文研究利用金纳米环暗模式在逆法拉第效应感生磁场中产生斯格明子拓扑结构，揭示反向传播光电流实现金磁化的机制，为超快数据写入与处理提供新途径。
2024-02-27 physics.optics
Achieving High Temporal Resolution in Single-Molecule Fluorescence Techniques using Plasmonic Nanoantennas
单分子荧光技术是研究生物过程分子机制的重要手段。然而，实现亚毫秒的时间分辨率来监测快速分子动力学仍然是一个重大的挑战。荧光亮度是通常定义这些技术的时间分辨率的关键参数。传统的显微镜和标准荧光发射器达不到亚毫秒监测所需的高亮度。等离子体纳米天线已经被提出作为一种解决方案，但是尽管已经用这些结构获得了巨大的荧光增强，但亮度通常保持在100万光子/s/分子以下。因此，时间分辨率的提高被忽视了。在这篇文章中，我们提出了一种使用等离子体纳米天线，特别是光学喇叭天线在单分子荧光技术中实现高时间分辨率的方法。我们证明了约90%的总发射光的收集效率，达到200万光子/s/分子的饱和制度的高荧光亮度。这使得单分子的观察与微秒分箱时间和快速荧光相关光谱（FCS）测量。这项工作扩展了等离子体天线和零模波导在荧光饱和状态下的应用，使其具有更亮的单分子信号，更快的时间分辨率和更高的检测率，以推进荧光传感，DNA测序和分子相互作用的动态研究。
2023-03-01 physics.bio-ph physics.optics
From single-particle-like to interaction-mediated plasmonic resonances in graphene nanoantennas
等离子体纳米结构吸引了巨大的关注，因为它们将电磁场限制在衍射极限以下，同时维持极端的局部场增强。为了充分利用这些特性，识别和分类这种纳米结构中的共振是至关重要的。最近，一种新的品质因数的共振分类已被提出1，其适用性主要是证明玩具模型系统。这种新的测量，基于能量的等离子体指数（EPI），表征了分子纳米结构中共振的性质。EPI基于激发的能量空间相干动力学来区分单粒子类或等离子体性质的共振。为了推进这一新建立的措施的进一步发展，我们在这里提出了它的示例性应用，以表征石墨烯纳米天线的共振。特别是，我们专注于在掺杂的纳米天线的谐振。该结构是感兴趣的，因为考虑到真实空间中的电子动力学可能表明在低掺杂极限中选择的共振的等离子体性质，但我们的分析揭示了相反的情况。我们发现，在未掺杂和适度掺杂的纳米天线，EPI分类所有新兴的共振为主的单粒子样，只有在掺杂的结构严重，EPI观察等离子体响应。
2020-11-27 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
Geometric-phase microscopy for high-resolution quantitative phase imaging of plasmonic metasurfaces with sensitivity down to a single nanoantenna
光学超颖表面已经成为多功能光学器件的新一代构建模块。超颖表面元件的设计和实现对复杂纳米天线阵列引入的相位变化的准确评估提出了越来越高的要求，该过程被称为定量相位成像。尽管付出了相当大的努力，宽场（非扫描）相位成像，将接近光学显微镜的分辨率极限，并表明一个单一的纳米天线的响应仍然是一个挑战。在这里，我们报告了一种新的策略，在非相干全息成像的超颖表面，其中前所未有的空间分辨率和光灵敏度，通过充分利用光的偏振选择性控制通过几何（Pancharatnam-Berry）相位。测量在由标准光学显微镜和附加成像模块组成的固有稳定的公共路径设置中进行。相位信息是从记录中可获得的互相干函数中获取的，该记录是通过来自超颖表面的散射光和泄漏光的自干涉在宽带空间非相干光中创建的。在校准测量中，相位映射的精度和空间背景噪声分别优于0.01 rad和0.05 rad。成像擅长的高空间分辨率，实验证明了精确的振幅和相位恢复的涡旋超透镜和超表面光栅与833线/毫米。由于优越的光灵敏度的方法，我们证明了，第一次，我们的知识，宽场测量的相位改变由一个单一的纳米天线，同时保持精度远低于0.15拉德。
2018-11-05 physics.optics
