Photonic hook plasmons: a new curved surface wave
表面等离子体波沿直线传播是众所周知的，但这一常识被人工弯曲光-等离子体艾里光束打破。本文介绍了一类新的曲面等离子体波--光子钩等离子体波。它沿着半径小于表面等离子体激元波长的波长标度曲线轨迹传播，并且可以在金属表面处存在强能量耗散的情况下存在。
2018-09-04 physics.optics
Dual accelerating Airy-Talbot recurrence effect
我们证明了双重加速Airy-Talbot复发效应，即，通过传播具有连续变化的横向位移的艾里光束的叠加，加速光束的自成像。双Airy-Talbot效应是输入和具有交替分量符号的输入的自发重复成像。它是由艾里波函数的相长干涉引起的，这也是其他类型的艾里光束，如艾里呼吸子的原因。由有限能量艾里光束组成的输入也显示双艾里-塔尔博特效应，但它需要大的横向位移，并沿传播方向迅速减小。
2015-10-20 physics.optics
Gap plasmon resonator arrays for unidirectional launching and shaping of surface plasmon polaritons
报道了一种小型化的表面等离子体激元（SPP）单向有效发射和整形装置的设计和实验实现。每个装置由具有不同尺寸的均匀间隔的间隙等离子体共振器的阵列组成。采用粒子群优化算法，在780 nm波长的5 μm束腰高斯光束的正射下，获得了约51%的理论二维发射效率。通过修正表面等离子体的波前，发射具有聚焦、贝塞尔和艾里轮廓的单向表面等离子体，并利用泄漏辐射显微镜成像。
2015-12-04 physics.optics
Deep penetration fluorescence imaging through dense yeast cells suspensions using Airy beams
提出了一种基于艾里光束扫描的荧光物体透过混浊介质成像的新方法。这是通过使用艾里光束的非衍射性质来实现的，即它们在穿透高度散射介质时保持其形状的能力。我们表明，我们的技术可以成像荧光物体浸没在混浊介质中具有更高的分辨率和信噪比比共聚焦成像。作为原理证明，我们证明了1个$μ$ m大小的荧光珠通过酵母细胞的稠密悬浮液的成像，衰减系数为51 cm $^{-1}$，深度为90 $μ$ m。最后，我们证明了我们的技术也可以提供成像对象的深度，而无需任何额外的切片。
2019-02-24 physics.bio-ph physics.optics
Coupled Airy breathers
研究了二分量耦合艾里光束的动力学行为。在线性传播制度的一个完整的解析解描述呼吸一样的传播的两个组件具有无衍射自加速艾里行为。具有不同输入特性的两束光的叠加为设计更复杂的无衍射传输方案提供了可能性。在强非线性制度的动态仍然是定性的强大的直接数值模拟显示。由于克尔效应，这两束光发射出孤子呼吸子，其耦合周期与其余的类艾里光束兼容。这项研究的结果是相关的光子和等离子体光束在耦合平面波导中传播的描述，以及双折射或多波长光束。
2014-08-12 nlin.PS physics.optics
Controllable nonlinear propagation of partially incoherent Airy beams
研究空间非相干性与非线性传播对Airy光束质量的相互影响，发现两者可相互平衡，通过调节相干长度维持光束质量，为优化部分非相干结构场及相关应用提供新思路。
2023-06-27 physics.optics
Imaging surface plasmons: from leaky waves to far-field radiation
我们表明，与普遍的智慧，表面等离子体激元极不参与泄漏辐射显微镜的成像过程。直接从横向磁势识别泄漏辐射模式导致我们重新考虑表面等离子体场，并展开非等离子体对图像形成的贡献。虽然这两个贡献干扰成像过程中，我们的分析表明，重新评估的等离子体场体现了一个极点数学上类似于通常的表面等离子体极点。这消除了泄漏辐射显微镜中与等离子体信号相关的长期模糊性。
2014-02-21 physics.optics
Airy beams on incoherent background
我们提出了一类无衍射的部分相干光束，其中每个成员是由一个有限的权力，非加速艾里隆起居住在一个统计均匀的，高斯相关的背景。我们研究自由空间传播的软光圈实现的建议的光束，并表明它们的演变是由两个空间尺度：背景和孔径大小的相干宽度。这些因素的相对大小决定了传播距离的实际范围，在该范围内，新光束可以承受衍射。该光束可以应用于成像和通过随机介质的光通信。
2021-06-12 physics.optics
Actively tunable plasmonic lens for subwavelength imaging at different wavelengths
提出了一种可调谐等离子体透镜，用于不同波长的远场亚波长成像。等离子体透镜中的纳米狭缝阵列具有恒定的深度但变化的宽度，可以基于金属-电介质-金属（MDM）狭缝波导中的表面等离子体激元（SPP）的特定传播特性产生期望的光学相位延迟。从理论上和数值上证明了通过调节周围介质流体，单等离子体透镜可实现亚波长成像（半高宽0.37 ~0.47），从而实现了紧凑的面内可调谐等离子体透镜。这项工作提供了一种新的方法来开发集成可调谐等离子体透镜的各种芯片上的实验室应用。
2011-12-01 physics.optics
Design of a plasmonic near-field tip for super-resolution IR-imaging
欺骗表面等离子体激元和绝热场压缩的概念被用来设计金属近场探针，允许引导和聚焦中红外波长的电磁辐射，并提供亚波长场约束和约10 nm的横向光学分辨率。
2016-05-13 physics.optics
Spatially-resolved measurement of plasmon dispersion using Fourier-plane spectral imaging
我们表明，傅立叶平面成像结合的Kretschmann-Raether配置可以用于测量偏振激元色散与空间歧视的样品，在整个可见光谱范围内。我们证明了我们的设计的功能，包括等离子体波导的几个架构，并表明，我们的新设计，使空间非均匀结构的等离子体色散曲线的测量与功能小至3μm，在一个Single Shot。
2018-01-25 physics.optics
Tracking surface plasmon pulses using ultrafast leakage imaging
我们介绍了一种新的方法进行超快成像和跟踪表面等离子体波包，在金属薄膜上传播。我们证明了效率的泄漏辐射显微镜实现在时域测量近场脉冲的群速度和相速度与高精度水平。我们的远场成像方法的多功能性在超快近场光学的背景下特别有吸引力。
2015-10-16 physics.optics
A planar Airy beam light-sheet for two-photon microscopy
我们展示了第一个平面艾里光片显微镜。荧光光片显微镜已成为研究具有细胞或亚细胞分辨率的大型生物样品的首选方法。传播不变的艾里光束能够使单光子激发的视场增加十倍;然而，光片的特征不对称性限制了其多光子激发的潜力。在这里，我们展示了如何从弯曲的传播不变的艾里光束可以形成一个平面光片。所得到的对称光片在扩展的视场内均匀地激发双光子荧光，而不需要去卷积。我们展示了大量的神经元组织的快速双光子成像的方法。
2020-01-19 physics.optics
Active plasmon injection scheme for subdiffraction imaging with imperfect negative index flat lens
我们提出了一个积极的物理实现最近推出的等离子体激元注入损耗补偿计划的Pendry的非理想的负折射率平面透镜中存在的现实的材料损耗和信号相关的噪声。在这种主动实现中，我们建议使用物理卷积的外部辅助源用于成像系统中的噪声的信号放大和抑制。与用于子衍射限制成像的等离子体激元注入方案的先前无源实现（其中使用逆滤波器后处理）相比，这里提出的有源实现通过将损耗补偿扩展到甚至更高的空间频率来允许远超过无源后处理方案的更深的亚波长成像。
2017-06-13 physics.optics
Fractal plasmonic metamaterials for subwavelength imaging
我们发现，一个金属板与分形形状的狭缝可以均匀化的等离子体超材料与等离子体频率决定的分形几何。由于分形图案的全维亚波长性质，我们的系统支持横电和横磁表面等离子体。因此，这种结构可以用于聚焦具有全维亚波长分辨率和增强的场强的光源。微波实验表明，最佳可实现的分辨率只有，模拟表明，类似的效果可以实现在红外频率与适当的设计。
2009-08-26 physics.optics
Plasmonic Superlens Imaging Enhanced by Incoherent Active Convolved Illumination
我们介绍了一种损失补偿方法，以增加近场成像的分辨率与等离子体超透镜，依赖于高空间频率通带函数与对象的卷积。利用非相干光的实现消除了对相位信息的需要。该方法的理论和数值成像结果与人工噪声，显示增强的分辨率为几十纳米，或约十五分之一的自由空间波长。该方法的物理实现的设计和模拟提供了一个证明的原则，并对实验实施的步骤进行了讨论。
2018-01-19 physics.optics
Plasmonic nano-aperture label-free imaging
通过远场光学显微镜对纳米颗粒进行无标记观察是具有挑战性的，因为它们散射或吸收光的能力随着尺寸的减小而显著减小。表面等离子体共振（SPR）和局域表面等离子体共振（LSPR）成像已经显示出前景和各自的局限性。例如，在SPR成像中实现衍射极限分辨率是具有挑战性的;其折射率灵敏度不像期望的那样局部化。LSPR成像通常在稀疏贵金属纳米结构上与暗场显微镜一起使用，导致低光通量和不完整的成像。在这里，我们展示了超近场折射率调制等离子体纳米孔径无IAbel成像（PANORAMA），解决了SPR和LSPR成像的现有问题。PANORAMA产生衍射限制的横向分辨率，与SPR相比具有更高的表面灵敏度。它的系统配置与标准明场显微镜相同，使用透照式卤钨灯代替激光或其他高强度光源。此外，PANORAMA通过实现具有大成像填充因子的密集采样来解决LSPR成像中的稀疏采样问题。与暗场显微镜相比，明场方法提供更高的光通量。总的来说，我们的技术可以提供横向和纵向的全景图，克服了SPR和LSPR成像的成像深度不足以及LSPR成像的横向采样不足。我们已经证明，PANORAMA可以将单个纳米颗粒的大小降低到25 nm，对簇中的单个纳米颗粒进行计数，并动态监测接近等离子体表面的单个纳米颗粒，直至毫秒级。PANORAMA在外来体和病毒的单一生物纳米颗粒分析中具有潜在的用途。
2020-10-06 physics.optics
Enhanced abrupt autofocusing and depth-of-focus of circular Airy derivative beams via controlled asymmetry
Indian Institute of Technology Ropar（印度技术研究所罗帕尔分校）
研究通过可控不对称性增强圆形艾里导数光束的突然自聚焦和焦深，可使焦深大幅扩展、自聚焦能力提升，实验与模拟吻合良好，所产生的光束在多领域有应用前景。
2026-07-24 physics.optics
Angle-insensitive spectral imaging based on topology-optimized plasmonic metasurfaces
基于工程光谱调制和计算光谱重建的片上光谱成像为便携式光谱相机提供了一种有前途的方案。然而，调制单元的角度依赖性导致光谱成像的角度敏感性，这限制了它的实际应用。在这里，我们提出了一种基于30°视场下的一组拓扑优化的等离子体元表面单元的角度鲁棒光谱恢复设计，并在450至750 nm的波长范围内展示了平均偏振的角度不敏感的片上光谱成像。此外，我们实验验证了角度不敏感的光谱滤波效果的制造元表面单元，并展示了角度鲁棒的光谱重建与98%的保真度。该方法扩展了光谱成像的应用范围，并为设计其他角度鲁棒器件提供了指导。
2022-12-15 physics.optics
Plasmon-enhanced Hyperspectral Imaging
本研究探究将等离子体超材料纳米加工载玻片nanoMslides集成到高光谱成像的可行性，通过可调谐光源选择性激发等离子体共振，显著提升灵敏度与特异性，为疾病诊断和生物医学研究提供新的高级应用方向。
2025-09-01 physics.optics
Airy beams and accelerating waves: An overview of recent advances
在过去的十几年里，加速波的领域取得了相当大的进展，不仅在基本原理和实验演示方面，而且在广泛的应用方面。从2007年提出并观测到的原型艾里束开始，在空间和/或时间的傍轴和非傍轴域中已经确定了新的加速波家族，并开发了不同的方法来随意控制它们的轨迹，振幅和束宽。加速光波表现出许多非常理想的属性。它们沿着弯曲或加速的轨道移动，同时对扰动具有弹性（自我修复），并且没有衍射。正是由于这些特定的特征，加速波已经被用于在定向、束聚焦、粒子操纵、生物医学成像、等离子体激元和材料处理等领域中的各种应用中。
2021-11-11 nlin.PS physics.optics
Decorative Plasmonic Surfaces
低轮廓图案化等离子体表面与广泛类别的硅微结构协同作用，以极大地增强近场纳米级成像、感测和能量收集以及远场自由空间检测。这一概念对MEMS社区感兴趣的几个关键领域产生了明显的影响，包括但不限于用于少量目标分子的灵敏检测的超紧凑微系统，以及用于光学数据存储、微成像和显示的表面器件。在本文中，我们回顾了当前最先进的等离子体理论，以及等离子体集成与微系统，制造技术，并在生物传感，包括折射率为基础的无标记的生物传感，等离子体集成实验室芯片系统，等离子体近场扫描光学显微镜和等离子体芯片上的细胞成像系统的选定应用程序的设计指导。这种范例使微器件上的低轮廓共形表面成为可能，而不是块状材料或涂层，这除了更容易实现、增强的灵活性和可调谐性之外，还为物理、化学和生物相关的传感、成像和光捕获提供了明显的优势。
2017-05-01 physics.optics
Subwavelength line imaging using plasmonic waveguides
我们调查的亚波长成像能力的二维扇出等离子体波导阵列，形成由金金属层包围的空气通道在近红外波长的操作，通过有限元模拟。通过减小通道宽度，同时保持几dB的传播损耗，可在器件的一侧实现高分辨率。在另一方面，低分辨率侧，输出耦合器被设计为优化与自由空间的耦合，并通过表面等离子体激元使通道串扰最小化。以λ/15分开的点源仍然可以清楚地区分。此外，高达两个90%的点偶极子的功率耦合到设备。应用是高分辨率线性检测器阵列，并通过反向操作该设备，高分辨率光学写入。
2015-01-13 physics.optics
Shaping symmetric Airy beam through binary amplitude modulation for ultralong needle focus
针状电磁场在高分辨率成像、拉曼光谱、远距离光传输等方面具有诸多优势。实现这样的场往往需要高数值孔径（NA）的物镜和透射掩模。我们展示了一个超长的针状焦点，在光学范围内产生一个普通的镜头。这是通过聚焦对称艾里光束（SAB）通过二进制光谱调制与数字偏振器件（DMD）产生的。这种幅度调制技术能够成形传统的艾里光束，SAB，以及一维（1D）和二维（2D）对称艾里模式之间的动态过渡模式。所创建的2D SAB的特征在于通过测量的传播领域的四个主瓣之一，由一个不透明的掩模。2D SAB被证实表现出对传播的自愈特性，在一定距离后重建阻塞的主叶。我们进一步通过经由具有不同NA的透镜聚集SAB来产生延长的焦线，并且实现了超长纵向针焦点。所产生的长针焦点将应用于光学、化学和生物科学。
2015-11-02 physics.optics
Photocurrent imaging of hybrid polaritons in graphene based heterostructures
光电流是探测混合极化激元系统中面内集体激发的有力工具。本文基于石墨烯的本征光电响应特性，在石墨烯-石墨烯异质结构中，研究了来自石墨烯层的面内等离子体激元的光电流成像。结合近场光信号检测等离子体以上的样品，三维检测的混合等离子体。特别地，对于混合等离子体激元的电检测，仅需要电子边界，其充当光电流结和等离子体激元反射器。我们的研究将促进极化激元相关物理现象的电学研究，并为全电学纳米光学加工铺平道路。
2023-02-19 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
Polarization control with plasmonic antenna-tips: A universal approach for optical nano-crystallography and vector-field imaging
控制线性和非线性光学光谱中的传播和偏振矢量使得能够探测光学响应的各向异性，从而在光学成像中提供结构对称性选择性对比度。在这里，我们提出了一种新的倾斜天线针尖的方法来控制光矢量场打破针尖增强近场显微镜中的纳米探针的轴对称性。这产生了局部等离子体天线效应，其具有显著增强的光场矢量，同时控制\textit{in-plane}和\textit{out-of-plane}分量。我们使用由此产生的矢量场特异性的对称性选择性非线性光学响应的二次谐波产生（SHG）的光学纳米晶体学和成像的一般方法。在尖端增强的单层MoS $_2$薄膜和单晶铁电YMnO $_3$的SHG成像，我们揭示了纳米晶体的细节域边界和域拓扑结构增强的灵敏度和纳米级的空间分辨率。该方法适用于任何各向异性的线性和非线性光学响应，并提供了分子或量子材料的光学纳米晶体成像。
2018-01-10 physics.optics
Imaging of plasmonic modes of silver nanoparticles using high-resolution cathodoluminescence spectroscopy
在扫描电子显微镜装置中对银纳米颗粒进行阴极发光光谱。出现在可见光范围内的硅衬底上制造的粒子的峰示出到达从激发的平面外的本征模的电子束。单色发射图已经被示出为在小于25nm的长度尺度上解决共振等离子体激元模式的空间场变化。对光激发和电子激发两种情况进行了时域差分数值模拟。在电子激发下的辐射发射的结果表明，与实验符合得很好。给出了诱导场的完整矢量描述，补充了实验结果。
2009-06-05 physics.optics
Ultrafast dynamics of surface plasmon nanolasers with quantum coherence and external plasmonic feedback
Spasers已被理论预测和实验观察，并有望提供新的令人兴奋的纳米光子和生物医学应用。本文从理论上研究了具有外等离子体反馈的超快激光的动力学性质。我们认为spaser作为一个纳米级的源和等离子体激元，可用于设计新的纳米成像和传感技术的检测器。我们表明，与传统的激光器，spasers是敏感的外部反馈。然而，与激光器不同，spasers具有更快的弛豫动力学，可用于开发新的超灵敏近场成像技术。我们研究了Spaser弛豫振荡对反馈参数的依赖性，并表明量子相干性可以用来增加反馈的灵敏度。
2014-10-10 physics.optics
Airy-beam large volumetric photoacoustic microscopy
基于MATLAB中的K-Wave仿真工具箱，建立了艾里光束光声显微镜的仿真平台。样品位于环境中z方向的中间。通过求解薛定谔方程，模拟了艾里光束在样品上的传输过程。用艾里波袋模拟了艾里光束的强度。模拟结果表明：A扫描时，光强随时间波动，在49 ns处达到峰值; C扫描时，图像与样品一致。研究表明，大景深无衍射的艾里光束可以实现光声显微成像系统的大景深成像。该仿真平台的建立对光声显微镜的理论研究及其在生物医学中的应用具有重要意义。
2020-11-02 physics.bio-ph physics.optics
Wavelength-dependent photothermal imaging probes nanoscale temperature differences among sub-diffraction coupled plasmonic nanorods
虽然等离子体纳米结构的热和电磁特性已经很好地理解，但纳米温度测量仍然提出了实验和理论挑战。等离子体结构可以将电磁能量限制在纳米级，导致局部的、不均匀的、可控的加热。但是使用光学技术以纳米级的精度读出温度是一个困难的挑战。在这里，我们报告的光学测温的个别金纳米棒三聚体，表现出多种波长依赖性的等离子体激元模式，导致可测量的不同的局部温度分布。具体来说，我们演示了光热显微镜如何编码不同的波长依赖的温度分布的光热图像点扩散函数的不对称性。这些点扩散函数的不对称性解释通过同伴的光热图像的数值模拟，以揭示如何不同的热梯度内的纳米棒三聚体可以通过激发其杂化等离子体模式控制。我们还发现，光学暗的混合等离子体激元模式可以通过我们的聚焦激光束照明几何形状在某些光束位置处激发，从而提供了一种额外的途径来修改宽场照明之外的纳米级热分布。总之，这些研究结果证明了一种全光学测温技术，可以在衍射极限以下的纳米级上主动创建和测量热梯度。
2021-03-15 physics.optics
Measuring chromatic aberrations in imaging systems using plasmonic nano-particles
光学系统中的色差源于玻璃折射率的波长依赖性。入射到光学表面上的多色光线以略微不同的角度折射，并且在穿过光学系统时遵循不同的路径，从而产生根据颜色移位的图像。虽然它是由色散引起的，但它表现为只能用具有多个眼镜的复合透镜校正的空间畸变，并在复杂的成像系统中积累。虽然色差是用干涉法测量的，但简单的方法因其易于使用和低成本而具有吸引力。在这封信中，我们检索的高数值孔径（NA）显微镜物镜的消光光谱的焦平面内的金属纳米粒子的纵向色焦移。该方法是准确的高NA物镜复消色差校正，并使任何完整的显微镜系统的色差的快速评估，因为它是简单的实施
2015-08-04 physics.optics
Generation of biaxially accelerating static Airy light-sheets with 3D-printed freeform micro-optics
本研究针对一维艾里光片单轴加速限制探测物镜数值孔径的问题，提出基于新型相位分布生成双轴加速静态艾里光片的方法，可匹配显微物镜场曲，通过模拟和微光学实验验证了1.5-2mm曲率半径的匹配效果。
2023-03-25 physics.optics
Observation of space-time surface plasmon polaritons
本文首次实现沿直线传播的16 fs无衍射时空表面等离激元极化激元，通过时空频谱雕刻、自由空间场合成与超宽带纳米狭缝耦合验证其波前与传播特性。
2025-02-17 physics.optics
Near-field imaging of surface-plasmon vortex-modes around a single elliptical nanohole in a gold film
利用SNOM技术直接观测了88 nm厚Au膜中单个椭圆纳米孔周围的表面等离激元涡旋模式，揭示了线偏振下由旋转对称性破缺诱导的携带轨道角动量的涡旋模式及其+1拓扑荷机制。
2019-02-18 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
Plasmonic Color Filters Enable Label-Free Plasmon-Enhanced Array Tomography with sub-diffraction limited resolution
本研究提出了一种基于等离激元超材料的免标记等离激元增强（PE）阵列层析成像技术，通过将折射率变化转化为颜色，实现了30-200 nm范围内全细胞的轴向超分辨成像，为亚细胞器水平的多模态三维比色组织学提供了新方法。
2025-07-17 physics.optics
Three-dimensional imaging of biological cells using surface plasmon coupled emission
针对生物细胞三维成像设备昂贵复杂的问题，提出利用荧光标记细胞产生的SPCE图案重建3D结构的低成本方法，实验表明重建图像与实际几何形状高度匹配，RMSE保持在6.5%以内。
2025-03-04 physics.optics
Deep-Subwavelength Plasmon Polariton Atomic Cavity Detector for Frequency- and Polarization-Sensitive Terahertz Detection and Imaging
State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies（光电信息材料与技术国家重点实验室）；Guangdong Province Key Laboratory of Display Material and Technology（广东省显示材料与技术重点实验室）；School of Electronics and Information Technology（电子与信息学院）；Sun Yat-sen University（中山大学）
石墨烯等离子极化子原子腔探测器实现深亚波长尺度下的高频偏振敏感太赫兹检测与成像
2026-01-05 physics.optics
Surface Plasmon mediated near-field imaging and optical addressing in nanoscience
本文综述了等离子体激元学的最新进展。我们的研究重点是利用光学近场显微镜观察和激发表面等离子体激元。我们特别讨论了最近的应用光子扫描隧道显微镜（PSTM）的成像SPP在金属和介质波导中传播。我们展示了如何近场扫描光学显微镜（NSOM）可用于光学和主动地远程处理纳米物体，如量子点。此外，我们比较与近场显微镜获得的结果与其他光学远场分析方法，如泄漏辐射显微镜（LRM）。
2007-11-16 cond-mat.other physics.optics
Observation of ultrabroadband striped space-time surface plasmon polaritons
本文首次实验观测到超宽带条纹时空表面等离激元极化子，通过自由空间时空波包与金-介质界面耦合并利用双光子荧光轴向拍频进行识别，为实现其在传感与成像中的潜力迈出关键一步。
2022-02-21 physics.optics
Coherence and aberration effects in surface plasmon polariton imaging
我们从理论和实验上研究了表面等离子体激元相干成像，无论是通过薄金属膜泄漏辐射显微镜或通过厚金属膜干涉显微镜。使用严格的模式形式主义的基础上标量惠特克潜力，我们开发了一个系统的分析和矢量的方法，适用于分析相干成像涉及表面等离子体激元。这项研究包括几何像差由于折射率失配发挥了重要作用，最近的实验使用泄漏辐射显微镜的解释。我们比较我们的理论与实验使用经典或量子近场扫描光学显微镜探针，并表明该方法导致记录的光学图像的充分解释。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Thermal radiation and near-field thermal imaging of a plasmonic Su-Schrieffer-Heeger chain
我们调查的直接热发射光谱的等离子体的Su-Schrieffer-Heeger链的InSb纳米粒子，以及其远场发射由于近场散射的尖锐尖端，因为它是用于散射型热显微镜。我们讨论了可测量的拓扑相变在这样的远场和近场实验，并突出的拓扑边缘模式的签名。我们进一步讨论了基板的影响。
2022-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
A multi-spectral and polarization-selective surface-plasmon resonant mid-infrared detector
我们展示了一个多光谱偏振敏感的中红外点阱（DWELL）光电探测器，利用表面等离子体共振元件，具有可定制的频率响应和偏振选择性。的表面等离子体探测器的共振响应度显示出高达5倍的未图案化的控制检测器的增强。由于等离子体共振器仅涉及顶部金属接触的表面图案化，因此该方法独立于光吸收材料，并且可以容易地与用于成像应用的当前焦平面阵列处理集成。
2009-07-16 physics.optics
Plasmonic interferometry: probing launching dipoles in scanning-probe plasmonics
我们发展了一种半解析的方法来分析表面等离子体干涉术使用近场扫描光源。我们比较我们的方法，以年轻的双孔干涉实验，使用扫描隧道显微镜（STM）在文献中讨论，实现实验与孔径近场扫描光学显微镜（NSOM）的源定位在一个环附近的孔缝铣在厚的金膜。在这两种情况下，实验和模型之间的协议是非常好的。我们强调的偶极方向的作用，并讨论磁与电偶极的成像过程中的贡献，以及与各种光学和等离子体源的有效偶极的方向性的作用。
2014-02-21 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
Surface plasmon polariton modes in a single-crystal Au nanoresonator fabricated using focused-ion-beam milling
我们使用聚焦离子束铣削单晶金表面制造一个590 nm长的线性脊，作为表面等离子体纳米谐振器。然后使用阴极发光成像光谱来激发脊上的表面等离子体并对其成像。主成分分析揭示了不同的等离激元模式，这证明了表面等离激元振荡的脊的限制。边界元法计算证实，线性脊能够支持高度局域化的表面等离子体模式（模式直径< 100 nm）。结果表明，聚焦离子束铣削可以用于纳米单晶等离子体元件的快速成型。
2008-01-08 physics.optics
Surface Plasmon Polariton microscope with Parabolic Reflectors
报道了一种基于抛物面布拉格反射镜的二维表面等离子体激元光学显微镜的实现。这些镜子是由光刻制造的金纳米结构的金薄膜。我们通过泄漏辐射显微镜的直接成像表明，SPP显微镜的放大倍率遵循几何光学的基本预测。空间分辨率下降到衍射极限所设置的值进行了演示。
2010-02-03 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
Design of an optimized $\text{MoS}_2$-based highly sensitive near-infrared surface plasmon resonance imaging biosensor
为了提高成像灵敏度和检测准确度，设计了一种基于铝基$\text{MoS}_2$的表面等离子体共振成像生物传感器。所提出的生物传感器在近红外区表现出比石墨烯基生物传感器更好的性能。在1540 nm波长处获得大于970 $\text{RIU}^{-1}$的高成像灵敏度。研究了铝膜厚度、$\text{MoS}_2$层数和传感层折射率对传感器性能的影响，得到了一种优化的传感器设计方案。此外，还比较了$\text{MoS}_2$与其他二维过渡金属硫属化合物生物传感器在近红外区的传感性能。所设计的$\text{MoS}_2$介导的表面等离子体共振成像生物传感器可用于同时检测多种生物分子相互作用。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph 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
Multimodal Tip-Enhanced Nonlinear Optical Nano-Imaging of Plasmonic Silver Nanocubes
等离子体尖端-样品纳米结处的光场局部化已经使得能够通过尖端增强的线性光学光谱进行高空间分辨率化学分析，包括拉曼散射和光致发光。在这里，我们说明了非线性光学过程，包括参量四波混频（4 WM），二次谐波/和频产生（SHG和SFG），和双光子光致发光（TPPL），可以增强在等离子体结和空间光谱解决同时与几nm的空间分辨率在环境条件下。更重要的是，通过对我们的光谱纳米图像的详细分析，我们发现，局部非线性信号的效率是由尖锐的尖端样品结的共振，变化在几个纳米的长度尺度，因为波纹性质的探针。即，通过TPPL跟踪以不同非线性信号为中心或周围的等离子体共振，并且发现它们选择性地增强具有紧密匹配的光学共振的非线性信号。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Imaging surface plasmon polaritons using proximal self-assembled InGaAs quantum dots
我们目前的光学调查的混合等离子体纳米系统组成的光刻定义的等离子体金波导或分束器的GaAs衬底耦合到近端自组装InGaAs量子点。我们设计了一种样品结构，使我们能够精确地调整量子点和样品表面之间的距离在纳米制造过程中，并证明了非辐射过程不起主要作用的分离下降到$\sim 10 nm$。聚焦在等离子体纳米结构的一端上的偏振激光束产生传播的表面等离子体激元，其继而在传播期间在GaAs衬底中产生电子-空穴对。这些自由载流子随后被表面下的量子点$\sim 25 nm$捕获，从而产生发光。光谱积分的量子点发光的强度用于对传播的等离子体激元模式成像。随着波导宽度从$5 μm$减小到$1 μm$，我们清楚地观察到在远端波导端的不同等离子体模式，使得它们能够在真实空间中直接成像。该成像技术应用于等离子体分束器，当相互作用长度$L_i$变化时，该等离子体分束器有助于确定两个分束器输出端口之间的分束比。对于激发能接近GaAs带边的$L_i\sim 9\pm1 μm$和$1 μm$宽波导，观察到$50:50$的分束比。我们的实验结果与波导和分束器的模式分布和时域有限差分模拟结果吻合得很好。
2014-05-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Subdiffraction-limited imaging based on longitudinal modes in a spatially dispersive slab
有人提出，当在其表面等离子体共振频率附近照射时，平坦的银层可以用于形成亚衍射极限图像[J. B. Pendry，Phys. Rev. Lett. 86，3966（2000）]。在本文中，我们研究的可能性，获得亚衍射分辨率使用不同的机制，没有表面等离子体。相反，通过考虑到薄银板的非局部响应，我们表明，纵向模式有助于形成一个子衍射限制图像在等离子体频率以上的频率制度。这两种不同的机制之间的差异进行了研究和解释。
2014-08-24 physics.optics
